HECRAS原理.doc

HEC-RAS原理
HEC-RAS程序一维恒定流计算原理
一维恒定流计算能量方程原理
一维恒定流水面线可经过求解能量方程来获取,详细表达式以下:
Z2
Y2
2V22
Z1Y1
1V12
2g
he
2g
1)
式
HEC-RAS原理
HEC-RAS程序一维恒定流计算原理
一维恒定流计算能量方程原理
一维恒定流水面线可经过求解能量方程来获取,详细表达式以下:
Z2
Y2
2V22
Z1Y1
1V12
2g
he
2g
1)
式中:Z1,Z2为河流底高程;Y1,Y2为断面水深;V1,V2为断面均匀流速;1,
2为动能修正系数;g为重力加快度;he为水头损失。
两个断面间的水头损失包含沿程水头损失和局部水头损失,水头损失表达式以下:
2)
式中:L为断面均匀距离;Sf损失系数。
断面均匀距离表达式以下:

heLSfC2V22
1V12
2g
2g
为两断面间沿程水头损失坡度;C为缩短或扩散
LlobQlob
LchQch
LrobQrob
L
Qch
Qrob
Qlob
3)
式中:Llob,Lch,Lrob分别是两断面间左侧滩地、主槽、右侧滩地的距离;Qlob,
Qch,Qrob分别是左侧滩地、主槽、右侧滩地均匀流量。
依据不一样糙率分界点区分滩地,利用曼宁公式计算每个分区的流量,表达
式以下:
QKS1f/2
4)
-2-
K
1
AR2/3
n
5)
式中:K为流量模数;n为曼宁糙率系数;A为分区面积;R为水力半径。
动能修正系数可经过滩地和主槽流量来进行计算,表达式以下:
At
2Klob3
Kch3
Krob3
Alob2
Ach2
Arob2
Kt3
6)
式中:At为整个过流断面面积;Alob,Ach,Arob分别为左侧滩地、主槽、右侧滩地过流面积;Kt为整个过流断面的流量模数;Klob,Kch,Krob分别为左侧滩地、主槽、右侧滩地流量模数。
沿程水头损失坡度Sf可经过下式求解:
2
Q1
Q2
Sf
K2
K1
7)
一维恒定流计算动量方程原理
当水面线超出临界水深,能量方程已经不再合用。自然界中从缓流过渡到
急流或许从急流过渡到缓流现象十分广泛,比如在比降变化较大的渠道、桥梁、
堰、河流集合处,都可能发生这类现象。所以,需要采纳动量方程对水面线进
行求解。动量方程是经过牛顿第二定律推导得来的,表达式以下:
Fxma
(8)
P2P1WxFfQVx
(9)
式中:P1、P2分别为断面1和断面2上所受的水压力;Wx为水重力沿X轴重量;
Ff为摩擦力;Q为流量;为水的密度;Vx为流速变化沿X轴重量。
此中:
P1A1Y1
-3-
10)
P2A2Y2
11)
式中:
为水的容重;A1、A2分别为断面1和断面2的过水面积;Y1、Y2分别
为断面1和断面2水面至形心的距离。
Wx
A1A2LS0
2
12)
式中:L为断面1至断面2距离沿X轴方向的重量;S0为河底比降。
Ff
A1A2SfL
2
13)
ma
Q
1V12V2
g
14)
式中:
为动量修正系数。
将式(10)~式(14)带入式(8)可得:
Q2