计算水力学课程论文

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1、1定解问题（1）基本方程：圣维南方程组（2）定解条件：初始条件和边界条件条件1：水位边界条件已知条件2：流量边界条件已知条件3：水位流量关系条件已知2差分格式用简化的四点线性隐格式方法的差分方程对圣维南方程组进行离散：3计算方法追赶法：边界条件的追赶关系条件1：水位边界条件已知条件2：流量边界条件已知条件3：水位流量关系条件已知可线性化处理后，按照条件2方法进行计算。4程序框图数组说明数组基本数据单位换算初始条件赋值回代计算水位流量下边界条件计算上边界条件计算计算追赶系数输出计算结果结束开始时间步长循环5成果分析基于教科书附录中的FORTRAN代码，自主转换编译为Visual C#程序进行成果

2、分析。5.1程序说明（1）红色曲线代表流量过程线（48h），黑色代表水位流量过程线（48h），通过对各参数进行设置，自动绘出过程线，并能将数据结果输出到TXT文档。（2）因部分断面流量起伏较大或水位起伏较小，致使曲线无法显示或不便进行观察比较，故可通过乘以缩放倍比对曲线进行调整（同一条件下选择最优缩放倍比）。（3）本程序的重要优势在于可对计算中的重要参数进行迅速调整，简单明了模拟出其对河道水流计算的影响程度和作用情况。（4）本程序无法绘制同一条件下不同断面流量（或水位）过程线，因而给断面情况对比分析带来一定的不便。5.2编译结果编译结果界面如下图所示（根据题意，以断面1、6、11、16、21为

3、例）：（1）条件1结果（水位缩放倍比50，流量缩放倍比0.5）：l 断面1：l 断面6：l 断面11：l 断面16：l 断面21：（2）条件2结果（水位缩放倍比25，流量缩放倍比0.15）：l 断面:1：l 断面6：l 断面11：l 断面16：l 断面21：（2）条件3结果（水位缩放倍比50，流量缩放倍比0.15）：l 断面1：l 断面6：l 断面11：l 断面16：l 断面21：5.3规律分析（1）水位过程线分析：条件1中越往下游，水位不断上涨，最高水位缓慢左移；随时间推移，逐渐由水平线转为稳定的三角函数曲线。条件2中上中游水位过程线形状与上游流量过程线类似，下游形状与三角函数曲线相同。条件

4、3中越往下游，水位不断上涨，最高水位增幅较大且缓慢左移；全过程的三角函数曲线形状由扁平逐渐趋于稳定。（2）流量过程线分析：条件1中越往下游，曲线缓慢左移（洪峰提前），各断面洪峰值变幅较小；全过程基本呈三角函数状。条件2中上游断面开始时陡然提升，随后流量趋于平缓；中下游断面则呈逐渐上升趋势，且越往下游，增幅越大，三角函数曲线形状不明显。条件3中越往下游，曲线缓慢左移（洪峰提前），各断面洪峰值变幅较小；全过程曲线形状与水位类似，但变幅更大。（3）整体分析：依据洪水的叠加效应，越往下游洪量越集中，洪峰有提前的趋向。（4）稳定性分析：本题中的值取0.75， Preissmann格式的稳定条件是无条件稳

5、定，存在着数值弥散。而从图形中也正验证了这一点，即全过程流量、水位曲线形状与下游初边值条件（或原微分方程解的性质）有关。此外，由于，因而可考虑通过对时间步长DT和河段步长DX的搭配，进一步改善格式的稳定性，保证相位误差控制在一定范围内，也正因为如此，本题中DT取10min，DX取1km（可取0-1.6km）。（5）在对各断面进行绘图时可发现，初始水位和流量的取值对计算结果影响很小，并且这种影响将随着计算时刻的推移而逐渐消失，一般持续时间为前3-5小时。5.4参数敏感性分析由前段时间的学习可知，一维模型的建立有如下假定条件：（1）河道水位较高且漫滩时，假定主槽和滩地同时向下游输送流量，但输送流速