2.3 Разработка модуля для расчета и анализа локальных параметров сечения русла

Структурная схема взаимодействия разработанного модуля с базой данных (БД) информационной системы водных изысканий приведена на риcунке 2.3.

Пример выполнения расчета. Для иллюстрации функционирования модуля зададим вариант значений входных параметров( Рисунок 2.4).

Рисунок 2.3 - Структурная схема модуля

Далее можно просмотреть данные эксперимента.

Рисунок 2.4 - Данные эксперимента в сечении

Далее производятся расчеты локальных параметров сечения русла (рисунок 2.5):

• ширина зеркала;

• смоченный периметр;

• гидравлический радиус;

• живое сечение;

• модуль расхода.

Все параметры нормированы к бытовым значениям.

Рисунок 2.5 - Параметры, нормированные к бытовым значениям

Результаты расчета отображаются на форме модуля и сохраняются в файловой системе базы данных.

Рисунок 2.6 - Панель вывода результатов расчетов параметров участка реки

2.4.Методика и алгоритм построения плана течений реки

2.4.1. Методика построения плана течений реки методом Бернадского

Планом осредненных течений (или просто планом течений) называется план линий тока и урезов реки при определенном режиме последней. С измерением режима (уровня и расхода) меняется очертание линий тока и урезов, т.е. меняется план течений.

Рисунок 2.7 - Изображение линий тока

Расход между двумя соседними линиями тока от начала участка до конца предполагается неизменным. Объем потока, заключенный между соседними линиями тока, называется струёй. Если на плане течений построить перпендикулярно линиям тока криволинейные поперечники, то получим ортогональную решетку. Криволинейные прямоугольники, заключенные между смежными линиями тока и ортогональными поперечниками, называют клетками ортогональной решетки (на рисунке 2.7 одна из клеток заштрихована).

Длину клетки ортогональной решетки обозначим через L, а ее ширину через b (эти величины измеряются посередине клетки).

Н.М. Бернадский составил уравнение продольного и поперечного динамического равновесия для клетки ортогональной решетки и получил соотношение между величиной К=L/b и гидравлическими элементами потока в пределах клетки. Это соотношение названо правилом рисунка[4].

Полное выражение правила рисунка используется для расчета в относительно редких случаях, наибольшее же распространение в инженерной практике имеет упрощенный способ, основанный на использовании следующего приближенного выражения правила рисунка:

K=K₀ (h^{~ 1,67}/n^~) (2.9)

где К₀=l₀/b₀,- отношение длины и ширины начальной клетки на данном расчетном профиле;

h^~= h/h₀ –относительная глубина рассматриваемой клетки (ее глубина-h),

h₀ - средняя глубина начальной струи на рассматриваемом профиле (глубина начальной клетки);

n^~=n/n₀– относительный коэффициент шероховатости рассматриваемой клетки

n- коэффициент шероховатости, n₀- коэффициент шероховатости начальной клетки.

Если n постоянно по ширине, то n~=1 , поэтому

K=K₀*h^{~ 1.67}. (2.10)

Расчет по формулам (2.9), (2.10) выполняется методом подбора. Более подробное изложение метода дано в монографии автора.