典型引黄灌区沉沙条渠清淤内业的微机处理方法(胡向前,邓士柱,张军)

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典型引黄灌区沙条渠清淤内业的微机处理方法水利论文Vcq2]1c zH7N1_q

胡向前邓士柱张军

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(山东滨州地区簸箕李引黄灌溉管理局;山东水利勘测设计院)

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摘要:泥沙清淤在引黄灌区运行中是不可避免的工程内容,一般说来,清淤内业资料(即铺工表、高度挖深表、土方工日表及纵横断面图,简称三表二图)的处理仍以人工完成为主,既费时又费工,有时会影响清淤进度。本文试图用微机完成这一重复性的工作,提高工作效率,加快清淤进度,对引黄灌区的沉沙池清淤内业资料的处理具有一定的参考使用价值,对灌区微机的应用也有一定的现实意义。

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关键词:清淤无固定导线桩;断面套绘;面积差

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作者简介:胡向前(1959-),男,簸箕李引黄灌溉管理局工程师。水利论文RG]pKW

1 问题的提出

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  在引黄灌区内受气候、作物种植、劳力、财力等因素的制约,一般清淤工程安排在秋冬间隙进行,总计时间一般不超过40天,其间进行外业测量、内业计算、工程施工。一方面由于内业计算处理的数据量大,且多以人工操作,造成作业时间长、精度低等问题,对整个清淤工程有较大的不利影响;另一方面,采用临时导线桩确定沉沙条渠清淤断面的平面位置,这就导致标准断面套绘实际是凭经验进行重复设计,不仅费时费力,而且有一定的随意性,给沉沙条渠的管理工作增加了困难。本计算过程在沉沙池没有固定导线桩的情况下,利用临时的导线桩通过微机可快速准确地确定沉沙条渠的平面位置,快速地进行内业计算,节省大量的工时。水利论文!]H3RR_"LRra

2 计算原理

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2.1 沉沙池横断面淤积面积的计算

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  通过实测横断面和设计横断面的套绘对比,确定淤积面积。一般将断面等距离分割成m个梯形,然后累计m个梯形冲淤面积便得断面淤积面积S水利论文5l3N$dq.aPH

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式中 ai,ai+1分别为第i和i+1等分处的冲淤厚度,Δh为横向等分距离即梯形的高。

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2.2 淤积量及施工工日的计算水利论文1x7z!z+s6I7G|

  由相邻断面面积平均值和间距计算第n渠段的淤积量可求得沉沙条渠淤积总土方量V

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式中 Sn为n断面淤积面积,zn为第n断面桩号值(即起点距),N\$为横断面总数。水利论文?%bvJ-a&o V

  在清淤工程中一般采用工时定额(即每立方米需用工时数)计算施工工日,则总工日

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式中Vn为第n渠段清淤土方量(亦为淤积土方量),dn为(n-1)至n断面的平均工时定额。

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3 计算过程及有关问题的处理

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3.1 确定主河槽上口线AB的宽度x及标高h

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  确定主河槽上口线可选用下列两种方法之一,如图1所示。一是在实测数据中直接标记出最高水位线与实测断面线的两交点A2和B2,排除A2B2下左(右)岸滩地后得A1B1,再排除A1B1下右(左)岸滩地后得AB,求得主河槽上口线AB的长度x和AB的标高h;二是在横断面上计算确定实测断面线与设计断面上口线的上口线的两交点A2和B2排除A2B2下有滩地的可能后,求出AB的长度x和标高h。

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3.2 断面冲淤形状的判断水利论文tm2N^ Z Q

  如图1所示,过实测横断面&的最低点b作AB的水平线L。由L、实测断面线AB及过AB两端点的铅垂线围成两个部分&1和&2,&1及&2面积的大小反映条渠两边坡淤积的程度,其面积差|Δ&|=|&1-&2|的大小反映断面形状对称性。一般说来,在沉沙条渠的顺直段水流方向发生变化不大的情况下,Δ&应较小,在水流方向发生变化较大时,Δ&则较大。岸边冲淤判别数在利用Δ&累积频率曲线最大曲率来确定。若|Δ&|≤q,则断面&为冲淤对称断面。若|Δ&|>q,则断面&为冲淤非对称断面,且Δ&<0时,右岸淤积较多,Δ&>0时左岸淤积较多。水利论文R S M~]9TQ

3.3 确定设计横断面Ψ的横向位置

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图1 主河槽上口宽度及淤积面积示意图水利论文 Dh/D U-kqy9n5g

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and upper width in main canal
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  通过比较实测断面上口宽度x和设计断面上口宽度y,并依据实测断面的两岸冲淤情况确定设计断面Ψ和实测断面相对位置,进而计算清淤量。水利论文wT tJ](|

3.4 特殊渠段的处理水利论文u2m&IXnL"po

  对特殊设计渠段,把渠底宽窄的变化、边坡的硬化、施工定额的变动等因素,作为已知设计参数进行处理,使之更符合实际情况。

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4 实测计算

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  簸箕李灌区是黄河尾闾的大型灌区,年引水5亿m3,灌溉面积10.9万hm2.其上游的输水渠道(即沉沙条渠)亦作为沉沙池使用,平面形状为梭形,长22km,最大底宽48m,最小底宽34m,设计渠底比降1/7000,水深2.2m,边坡1/1.5~1/2。水利论文afC l [7~E0k

  1988~1998年平均清淤量60多万m3,用本计算过程编写程序对11年的清淤内业资料进行计算处理,可以以表格形式输出铺工表、高度挖深表、土方工日表;以图形方式输出横、纵断面图。

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  微机处理结果表明,渠槽开挖线符合渠道设计要素,与人工套绘相吻合;清淤量相对误差低于允许误差±5%,如表1所示。水利论文 o_amc7Fu+K

表1 相对误差表

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Relative errors

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年 份19881989199019911992199319941995199619971998

微机计算清淤量54025312683371168369677484861301711360904672415313378412259053119147
人工计算清淤量53989612504231144493712764866319682788897071404334389051262217124433
相对误差%0.071.432.01-4.940.584.180.92.72-2.73-1.2-4.25

5 结语水利论文J3R*ae.M mZ

  1.本计算方法简单明了,微机程序易于实现,输入输出操作方便。水利论文K%Vg4}Y9f

  2.对渠道的渠底、边坡、定额、比降等变化因素处理合理,能够体现渠道的设计特性,能较确切反映引黄渠道的客观规律,较好解决了渠道清淤时无固定导线桩情况下断面套绘问题,具有良好的通用性。水利论文2n)D'y7{us;w

  3.实例计算表明,各项误差均在允许范围之内;与人工完成清淤三表二图相比,提高效率50倍;可实现清淤工程外、内业同步进行;经济效益非常明显。

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参 考 文 献

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[1] 张瑞瑾,谢鉴衡等。河流泥沙动力学。水利电力出版社,1988.

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[3] 黄永健,毛继新。黄河下游灌区水流泥沙数学模型。泥沙研究,1997(3).

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[4] 黄金池。微机在沉沙池清淤计算中的应用。泥沙研究,1991(2).

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[5] HR Walling ford The Feasibility of Flushing Sediment from Redervoirs,1999.3.水利论文GXn`(L4Oy p

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