EXCEL在常用明渠均匀流水力计算中的应用
孙铁蕾
（陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001）
【摘要】 本文通过运用EXCEL软件建立了明渠均匀流水力计算的方法，适用于梯形、U形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形明渠断面，具有通用性、使用简便的特点。. 【关键词】 EXCEL软件 明渠均匀流水力计算 单变量求解
1 引言
在水利工程设计中经常要遇到各种不同断面明渠均匀流的水力计算，常用明渠断面主要有梯形、U形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形。传统明渠均匀流水力计算时常借用各种图表查算或采用试算法，这样工作量很大，而且误差大，进行多种方案的比较更加困难。目前也有这方面的相关程序，但其输入、输出格式不如EXCEL直观、简便，且在程序编制上常将梯形、矩形断面归为一类，U形、弧形底梯形断面归为一类，弧形坡角梯形断面归为一类，造成了程序使用繁琐、不具有通用性。为此本论文依据《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004，利用Excel软件的编程计算和对数据自动处理的功能，编制了一套常用明渠断面均匀流水力计算的通用方法。 2 程序功能及计算步骤
渠道常用明渠断面形式及设计参数详见图1。其断面尺寸应按《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004式（5.5.1）（见下式）进行计算。断面尺寸确定后应校核其平均流速，满足不冲不淤要求。
Q??12312Ri n式中：Q—渠道设计流量，m/s；
W—过水断面面积，m2； n—渠道糙率； R—渠道水力半径, m； i—渠道比降。
3
图1 常用明渠断面图
2.1程序功能
本程序适用于梯形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形、U形渠道的明渠均匀流水力计算。主要功能有：
1、对已建渠道工程进行过水能力复核。 2、设计渠道断面，包括：
（1）已知渠道的断面尺寸、底坡I、糙率n和流量Q求相应的均匀流水深H； （2）已知渠道的Q、I、H、n、m，可直接求解相应的底宽b。（用于梯形、矩形、弧形坡角梯形断面）；
（3）已知渠道的断面尺寸、Q、n、H，求i； （4）已知渠道的断面尺寸、Q、H、i，求n。 3 计算步骤
下面以图2为例，说明用EXCEL以“U形渠道”为例说明明渠均匀流水力计算的方法。
图2
选择A4单元格，输入“渠1”；
选择B4单元格，输入“=O4*L4*(N4*H4)^0.5”计算设计流量Q；
选择C4、D4、E4、H4、I4单元格，分别输入输入b、R、m、θ、I、n基础参数； 选择F4单元格，输入“=180-2*G4”计算弧底圆心角θ； 选择G4单元格，输入“=ATAN(E4)*180/PI()”计算倾角α； 选择J4单元格，输入“1或估计值”； 选择K4单元格，输入“=B4/L4”计算流速v； 选择L4单元格，输入：
“=IF(J4>P4,D4^2/2*(PI()*(1-G4/90)-SIN(2*G4*PI()/180))+Q4*(2*D4*COS(G4*PI()/180)+Q4*TAN(G4*PI()/180))+C4*J4,J4*C4+0.5*D4^2*(2*(ACOS((D4-J4)/D4)*180/PI())*PI()/180-SIN(2*(ACOS((D4-J4)/D4)*180/PI())*PI()/180)))”计算过水面积A；
选择M4单元格，输入：
“=IF(J4>P4,PI()*D4*(1-G4/90)+2*Q4/COS(G4*PI()/180)+C4,C4+PI()*D4*2*2*(ACOS((
EXCEL在常用明渠均匀流水力计算中的应用
