B2型水面线计算（含python代码）

所需要导入的库为：数学库、绘图库
代码：
import math
import matplotlib.pyplot as plt

所需要的存储数据的变量有：相同距离的水深（列表）、各位置的坡度（列表）
代码：
# 水深列表
h_Number=[]
# 坡度列表
J_Number=[]

# 计算水面深度
# b代表水面宽度、n代表粗糙度、Q代表流量、i代表坡度、h代表水深。
def H_0(b,n,Q,i,h):
    return 1/b*(n*Q/math.sqrt(i))**0.6*(b+2*h)**0.4

# 计算临界深度
# Q代表流量、g为重力加速度（程序在此处默认为9.8）、b代表水面宽度。
def h_k(Q,g,b):
    return (1.0843*Q**2/(g*b**2))**(1/3)

# 计算水利坡度
#  Q代表流量、b代表水面宽度、h代表水深、n代表粗糙度。
def J(Q,b,h,n):
    A=b*h
    X=b+2*h
    R=A/X
    C=R**(1/6)/n
    return 1.0*Q**2/(C**2*R*A**2)

# 计算平均水利坡度
# J1代表前者水利坡度、J2代表后者水利坡度。
def averge_J(J1,J2):
    return (J1+J2)/2

# 计算能量E
#  h代表水深、 Q代表流量、b代表水面宽度。
def E(h,Q,b):
    return h+(1.0*Q**2/(2*g*(b*h)**2))

# 计算S变化
# h0代表初始水深、h1代表当下水深、i代表坡度、b代表水面宽度、 Q代表流量、J1代表前者水利坡度、J2代表后者水利坡度。
def del_s(h0, h1, i, b, Q, J1, J2):
    return (E(h1,Q,b)-E(h0,Q,b))/(i-averge_J(J1,J2))

# 计算流速
#  b代表水面宽度、 h代表水深。
def Water_Speed(b,h):
    A = b*h
    return Q/A

# 初始水深
h_0=0
# 宽度为b
b=5
# 粗超度
n=0.025
# 流量
Q=30
# 坡度
i=0.25
# 重力加速度
g=9.8
迭代计算方法计算初始水深代码：
# 计算初始水深
while 1:
    a=h_0-H_0(b,n,Q,i,h_0)
    if a<=0.00001 and a>=0.000001:
        break
    else:
        h_0=h_0+0.00001
# 计算得到初始水深为1.5851679915806967米

# 计算临界水深
h_k=h_k(Q,g,b)
# 得到h_k>h_0,图像为b1型，水深减少
# 初始数据存入列表中
h_Number.append(h_k)
J_Number.append(J(Q, b, h_k, n))

# 分为7段，56米，距离8米
for j in range(7):
    # 由于水深减少，故初始h_i+1=h_i,但不储存在列表中
    h = h_Number[j]
    while 1:
        # 临时水利坡度计算
        J_new = J(Q, b, h, n)
        # 计算相同距离del_s,用s变量临时存储
        s = del_s(h_Number[j], h, i, b, Q, J_new, J_Number[j])
        if s <= 8.009 and s >= 7.96:
            # 符合条件，存入列表保存，退出循环
            h_Number.append(h)
            J_Number.append(J_new)
            break
        elif h <= h_0:
            # 符合条件，存入列表保存，退出循环
            h_Number.append(h_0)
            J_Number.append(J_new)
            break
        else:
            h = h - 0.00001

s = [0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56]
for j in range(8):
    print(f'断面编号{j+1} 距离进口距离{s[j]}   水深{h_Number[j]}  流速{Water_Speed(b,h_Number[j])}')

断面编号1 距离进口距离0   水深1.5851679915806967  流速3.785087783672016
断面编号2 距离进口距离8   水深0.758767991577961  流速7.907555493375763
断面编号3 距离进口距离16   水深0.6427379915784891  流速9.335063554069215
断面编号4 距离进口距离24   水深0.5903579915787275  流速10.163324771728558
断面编号5 距离进口距离32   水深0.5626779915788535  流速10.66329248663916
断面编号6 距离进口距离40   水深0.5470279915789247  流速10.968360106549182
断面编号7 距离进口距离48   水深0.5378679915789664  流速11.155153483638966
断面编号8 距离进口距离56   水深0.5324079915789912  流速11.26955285213784