断面法计算冲淤量的数学基础及实际应用中的局限性

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本文依据严密的积分学理论,对断面法计算河道冲淤量(或线性工程土石方挖填量)的数学基础进行了详细的论述,给出了易于编程计算的实用公式;同时,对公式的适用条件及实际应用中存在的问题也进行了较为详细的论述.黄河下游河道冲淤量的计算,实际中采用的是“面积差法”和“空间体积差法”。面积差法为2000年前采用的方法,由于在采用面积差法的截锥公式时往往出现计算结果超出实数集的现象,故2000年后改用空间体积差法。两种算法均需在各断面图上设置辅助等高线,断面面积采用图解法(求积仪)或计算法求得。本文给出的计算方法可称为解析法,其优点是:无需设置辅助等高线,计算过程简练;完全采用原始观测数据,避免了图解法求取断面面积的精度减损。从计算公式的推导过程可以看出,断面法计算河道冲淤量(或线性工程土石方挖填量)的数学基础实质上为二重积分的近似计算,故公式的运用必须满足二重积分的一般条件。为了解决断面不平行问题,黄河下游河道冲淤计算分别采用了多种确定断面间距的方案,如主槽中心曲线间距、加权曲线间距、滩地直线间距及双垂线间距等。这些变通方案对于保证计算结果的可靠性均有一定的帮助,但由于难以给出严谨的理论证明,本身所存在的问题也是显而易见的。所以,依据当前相关的科技水平及其发展趋势,探求一种新的测验方案是十分必要的。
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