梯形明渠特征水深直接計(jì)算方法研究.pdf

1、梯形明渠特征水深-正常水深、臨界水深、共軛水深和收縮水深是水力學(xué)計(jì)算和水利工程設(shè)計(jì)中一個(gè)特別重要的參數(shù)。對(duì)這些特征水深的求解，實(shí)質(zhì)是求解含多個(gè)未知參數(shù)的單變量超越方程或高次方程，但理論上多無(wú)解析解，常見(jiàn)的求解方法主要有試算法、迭代法、圖表法和近似解法等。試算法計(jì)算繁雜，工作量大；迭代法的優(yōu)劣與迭代格式及初值的選取密切相關(guān)，而且對(duì)初學(xué)者和無(wú)工程經(jīng)驗(yàn)者往往因初值及迭代方程選取不合理而不收斂；圖解法是利用已經(jīng)制好的大量圖表求解，精度欠佳，并且

2、圖解法必須要利用專門的圖表，此類圖表種類有多種，最常見(jiàn)的是水力學(xué)教材或水力計(jì)算手冊(cè)中給出的用雙對(duì)數(shù)表格繪制的求解圖，或數(shù)值查算表，使用上都很麻煩，而且從理論上也不夠完善；近似解法又存在計(jì)算復(fù)雜和計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確或適用范圍太小等缺點(diǎn)。因此，這些方法還未達(dá)到簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確、通用及理論化的統(tǒng)一。使水力學(xué)的基本水力計(jì)算方法沒(méi)成一個(gè)完整的科學(xué)體系，求解方法的規(guī)律性及理論性較差，太盲目，太繁瑣，同時(shí)也不能達(dá)到方便工程實(shí)際使用。所以本文在前人研究的基礎(chǔ)上，

3、通過(guò)系統(tǒng)地分析研究和比較，根據(jù)梯形明渠各種特征水深基本方程的特點(diǎn)和特殊函數(shù)求解方法及計(jì)算方法，利用迭代法、最小二乘擬合、二維優(yōu)化擬合、回歸分析、相似比例關(guān)系、卡爾丹一元三次方程、誤差分析和數(shù)學(xué)軟件等，提出了四套梯形明渠特征水深的直接計(jì)算公式，誤差分析及實(shí)例計(jì)算表明，該直接計(jì)算公式形式簡(jiǎn)單，適用范圍廣，計(jì)算精度高。最后結(jié)合本研究的認(rèn)識(shí)及體會(huì)，提出了一些展望，即在以上研究的基礎(chǔ)上，把遺傳算法、小波分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件運(yùn)用