计算水力学课程设计
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断面编码：以上游向下游递增的原则，增加的方向代表流向。 计算河道边界信息：确定计算河道边界条件类型，水位型边界条件IB=0，
流量型边界条件IB=1。对于最外一级河道，以实际的边界条件确定，对于其他河道，一律以流量型边界条件计算。
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河道计算信息：根据1的节点编码和3的断面编码，确定河道计算的首
节点 号，末节点号，首断面号，末断面号。
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计算河道的基本地形资料。
4.3 计算编程
1
边界条件初始化，边界条件累加器置初值，将已知的外节点边界PB，
VB置已知值，对未知的内节点边界置PB，VB初始值为零。
2
对可调蓄节点，将蓄水量的变化表达成流量与水位的线性关系，作为对
相应节点边界流量的贡献，迭加到PB，VB中。
3
根据河道编码的顺序，依次对各河道的追赶系数进行计算。
（1）首断面边界条件：PL1?VB（首节点），VL1?VB（首节点）（L1表示该
河道的首断面号）
（2）按单一河道计算各断面追赶系数，P，V，S，T
（3）由末断面追赶系数PL2,VL2计算对末节点的边界流量的贡献，迭加到相应节点的PB，VB中。
IB?0 PB?PB?PL2 VL21 VL2 VB?VB? IB?1 PB?PB?PL2 VB?VB?VL2 4
按计算追赶系数的逆顺序，回代出各河道断面的水位和流量
（1）由最后一条河道的边界条件，计算出节点水位。
（2）ZL2?ZZ（末节点），由P，V，S，T回代出断面的水位和流量。
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（3）将ZL1赋到对应的首节点的水位ZZ（首节点）中。
第五章 算例及结果分析
5.1 流域概化
本次设计所选用的工程实例为黄浦江流域，包括干流：黄浦江；支流：蕴藻浜、吴淞江、淀浦河；黄浦江以上游米市渡站为起点，至下游吴淞口站一段为本次课程设计的研究区域；黄浦江段上自下游至上游共已知吴淞口、高桥、黄浦公园、建源、吴泾、闸港、米市渡7个站的实测水位或流量过程；在蕴藻浜和淀浦河各有一闸，且蕴藻浜和淀浦河的上游均与一圩区相连。
基于以上基本资料将计算流域概化如下：蕴藻浜及淀浦河的上游所连接的圩区分别概化为一水库；吴淞江上游段至赵屯站，将赵屯站设为一边界断面；在蕴藻浜和淀浦河上的两个闸上分别设两个断面，即将闸作为一虚拟河段考虑，并在已知实测资料的7个站上设断面，具体断面编码情况如下：
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其中48，49，58，59断面即为处理闸时所设虚拟河段的首末断面，44，54的上游即与概化的水库相连，显然44，54所在的节点为可调蓄节点；5，12，13，19，21断面已知实测的水位过程，1，13，19，27已知实测的流量过程。
河道的具体信息如下表所示：
河道号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
首断面号 1 8 9 10 7 6 11 12 2 末断面号 2 9 10 2 3 11 12 4 3 首节点号 1 44 48 49 28 54 58 59 3 18
末节点号 2 48 49 53 43 58 59 63 11 边界条件类型 0 1 -1 1 0 1 -2 1 1 计算水力学课程设计
10 11 3 4 4 5 12 18 17 27 1 1 注：边界条件类型中：0表示水位型，1表示流量型，-1表示48，49处（蕴藻浜上）
的闸，-2表示58，59处（淀浦河上）的闸。
5.2 河道大断面概化
天然河道的河道形状是不规则的，然而在我们计算时不能考虑到天然河道所包括的各种情况，而且即使能够面面俱到，那样的工作量也将是非常大的，从响应速度方面考虑，这样做是不合适的，尤其是在汛期洪水的涨与落要求迅速、及时的报告汛情，需要较高的响应速度，所以通常需要将天然河道概化为规则的河道形状，以提高响应速度。在进行河道概化时需遵循以下原则：
概化河道的水位落差应等于原河道的各河段的水位落差之和，即
?Zm???Zi （1）
i?1n 其中： ?Zm——概化河道的水位总落差 ?Zi——原河道中第i河段的水位落差 n——串联河道的河段总数 由概化河道的过流能力与原河道相等有：
Q1?Q2?....Qn?Q （2）
A?Z 流量由谢才公式计 Q?R3I2?K （3）
n?S 其中： A——河道过水断面面积 n——河道糙率 R——河道水力半径 I——河道水面比降 ?Z——河道两端水力落差 ?S——河道长度 K——流量模数 将（3）代入（1）得：
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21计算水力学课程设计
Q2?SnQ2?Si ??22i?1KmKin?S?S即 2??2i
Kmi?1Ki 由此可计算概化河道的流量模数Km，考虑概化河道的调蓄能力与原河道相等，可得概化河道的断面宽为以河长为权重的所有串联河段的断面宽的加权平均值，即
Bm???SiBi
I?1?Sn?SiSni Snm??i?1?Sn 因此概化河道的面积可由下式计算：
Km35Bm) Am?(n 其中： Am，Bm，Snm 分别为概化河道的断面面积、断面宽及边坡。
235.3 计算程序
开始 数组说明：节点数NCR，河道数NRR，断面数NSR 节点数组：边界条件PB,VB，水位ZN，流量QN调蓄节点数NAS 河道数组：首节点NCB，末节点NCE，首断面NSB，末断面NSE，边界条件类型IB0 断面数组：追赶系数PP，VV，SS，TT，水位ZZ，流量QQ，断面底宽BX，断面面积AX，断面高程ZD断面两恻边坡之和SL，DX (公里)河段糙率CN， 闸门变量：闸门数NGR，闸宽GBZ(i, 1), 闸底高程GBZ(i, 2) 均匀旁恻入流：干支比QSS（NS） 基本数据及初始条件输入 时间循环 边界条件初始化（将PB，VB赋零，可调蓄节点对方程的贡献赋值） 按河道顺序循环
N1=NCB，N2=NCE，L1=NSB，L2=NSE P=PB（N1），V=VB（N1） 计算L1+1到L2各断面的PP，VV，SS，TT 20