摘要：土质闸基防渗长度（又可称作渗径长度），即铺盖和垂直防渗体等防渗结构以及闸室底板与地基的接触线的长度，是闸基渗流的第一根流线长度，在以往的水闸设计中，习惯采用勃莱法或莱因法来确定。
关键词：阻力系数法 研究
3程序使用说明
3.1主窗体的运行
当程序运行时首先会看见下面的界面。这是整个程序的主窗体，后面还有其他的子窗体。
此界面有如下几按钮，单击文件按钮，会弹出下面两个按钮，一个是开始按钮，另一个是结束按钮。下面分别介绍其作用。
单击开始按钮，会开始整个程序运行，接这会弹出另一个窗体（即子窗体）。然后按照下面的介绍一步一步的往下面运行。
单击结束按钮，会结束整个程序的运行。
图5 主窗体界面
3.2子窗体的运行
在进入子窗体后，会出现下面的界面，界面上有五个按钮，分别是输入控制点坐标、计算、输出计算结果、生成图形、结束。按照下面的顺序依次进行操作。
首先在文本框中输入要求的数据，数据的意思见右边的图形说明，单位为m.其中上游水位和下游水位均是相对于统一个参照坐标系。允许渗透坡降要求按规范查得，地下轮廓线的控制点的选择和底板控制点的选择按照图形的顺序来，在其中遇到有板桩时，底板的起点是如图的第11点，终点是n点，并且两者的顺序应保持一致。
必须注意的是在输入控制点的坐标前必须先将地下轮廓线简化为只含有三种典型图的形式，即轮廓线只能含有进出口、水平段和铅直段。
单击输入控制点坐标按钮，会弹出一个列表框，在列表框上检查并修改控制点的坐标，当确认输入的控制点坐标无误后在单击计算按钮。在此值得注意的是，坐标的原点一般选在入土的第一点也就是地下轮廓线的第一点。X轴的方向是沿着铺盖方向（在图上面是向右），Y轴的方向是指向不透水层（在图上面是向下的）。
图6 子窗体的主界面
单击计算按钮后，弹出提示对话框，告诉用户计算结束，可以执行下一步了。
单击输出计算结果按钮后，会弹出对话框，让用户自己选择计算结果的处理方式，可以是保存计算结果到其他地方，也可以是打开计算结果（如果用来保存计算结果的文件已经建立）。
单击生成图形按钮会自动生成图形，在里面用户可以根据需要来调整图形的大小等一些属性指标。
单击结束按钮后，会退出整个程序的运行。
下面分别是按输入控制点坐标和输出计算结果两个按钮后在窗体上显示的图形式样。
其中图7为 按输入控制点坐标后的界面
图8为 按输出计算结果后的界面
图7按“输入控制点坐标”后的图形
图8 按“输出计算结果”后的界面
4.程序的实例演示已知一底板的地下轮廓线如程序右边的地下轮廓线。其中地下轮廓控制点的数目为17个.
|
控制点号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 | ||||||
|
X坐标 |
0 |
0 |
0.7 |
0.7 |
9.3 |
9.3 |
10 |
10 |
10.75 |
10.75 | ||||||
|
Y坐标 |
0 |
1 |
1 |
0.4 |
0.4 |
1 |
1 |
2.1 |
2.1 |
6 | ||||||
|
控制点号 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 | |||||||||
|
X坐标 |
10.75 |
11.5 |
11.5 |
19.5 |
19.5 |
20.5 |
20.5 | |||||||||
|
Y坐标 |
2.1 |
2.1 |
1.3 |
1.3 |
2.1 |
2.1 |
1.55 | |||||||||
上游水位Hs=104.75m; 下游水位Hx=100m; 底板高程Hd=100m
闸底板的起点号num1=11; 闸底板的终点号num2=17
地基不透水层的实际深度t1=9.5m
进口段参数，S=1m，T=9.5m
出口段参数，S=0.55m，T=7.95m
水平段允许坡降；出口段允许坡降
将所有的条件按要求填到程序里面.
可以输出如下的结果
*********************************************************************
计算书
*********************************************************************
原始数据
*********************************************************************
上下游水头差h0=4.75(m) 控制点数目n=17.00
实际深度T=9.50(m)
-------------------------------------------------------------------------------------------------
控制点点号 x坐标 y坐标
1 0.00 0.00
2 0.00 1.00
3 0.70 1.00
4 0.70 0.40
5 9.30 0.40
6 9.30 1.00
7 10.00 1.00
8 10.00 2.10
9 10.75 2.10
10 10.75 6.00
11 10.75 2.10
12 11.50 2.10
13 11.50 1.30
14 19.50 1.30
15 19.50 2.10
16 20.50 2.10
17 20.50 1.55
-------------------------------------------------------------------------------------------------
上游水位高程Hs=104.75(m) 下游水位高程Hx=100.00(m)
出口段允许坡降[j]=0.70 水平段允许坡降[j]=0.80
闸底板的起点号num1=11.00 闸底板的终点号num2=17.00
*********************************************************************
计算结果
*********************************************************************计算深度Tc=9.50
底板水平投影长度s=6.00(m) 底板垂直投影长度l=20.50(m)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
水头损失及阻力系数(m)
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典型段段号 阻力系数ξ 修正前水头损失h1 修正后水头损失h3
1 0.49 0.46 0.32
2 0.08 0.08 0.15
3 0.07 0.06 0.12
4 0.85 0.80 0.80
5 0.07 0.06 0.06
6 0.01 0.01 0.01
7 0.13 0.12 0.12
8 0.27 0.25 0.25
9 0.60 0.56 0.56
10 0.60 0.56 0.56
11 0.27 0.25 0.25
12 0.10 0.09 0.09
13 0.84 0.79 0.79
14 0.10 0.09 0.15
15 0.14 0.13 0.25
16 0.47 0.44 0.25
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闸底板的渗透水头、浮托力水头及扬压力水头(m)
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典型点点号 渗透水头 浮托力水头 扬压力水头
11 1.79 6.85 8.64
12 1.53 6.85 8.38
13 1.44 6.05 7.49
14 0.66 6.05 6.71
15 0.51 6.85 7.36
16 0.25 6.85 7.10
17 0.00 6.30 6.30
----------------------------------------------------------------------------------------------
出口渗透坡降 0.46
第11水平段渗透坡降 0.33
第13水平段渗透坡降 0.10
第15水平段渗透坡降 0.25
5.分析及其他在程序设计中，考虑到在用改进阻力系数法计算时，由于每个人的简化方法不同，而使渗流区划分的不同，在计算的最终结果上会有一些小的差别。程序的设计在实际中的应用效果的好坏，主要取决与程序的通用性、方便性等很多因素。在程序设计中可能会有许多没有考虑到的因素，本程序的进一步完善须在实际应用后，提出改进意见再加以修正。
改进阻力系数法本身就是一种不是很精确的算法，不同的人在设计中由于每个人考虑的因素和侧重点不太一样，这样会造成最终结果的不一致。不过这种细小的差别不会对工程产生很大的影响。因此在设计时需要用户在向界面输入数据时，必须首先简化，并且将渗流区划分好。
参 考 书 目
1.《水闸》（第二版） 张世儒等编著，北京，电力出版社，1988，3；
2. 《水力计算手册》 武汉电力学院水力学教研室编，北 京，电力出版社，1980，12；
3.《水闸设计规范》 SL265-2001 北京，电力出版社，2001，7
4.《钢筋混凝土设计规范》SDJ—20—78，北京，电力出版社，1979，5；
5.《建筑物》（第三版） 陈德亮编，北京，电力出版社，1985，11；
6.《钢筋混凝土》（第四版） 大连理工大学等四校和编，北京，电力出版社，1996，10；
7.《土力学》 冯国栋主编，北京，电力出版社，1986，5；
8.《水力学》 徐正凡主编，武汉，武汉电力大学出版社，1996，6