宽尾墩—消力池的简化计算方法论文

《宽尾墩—消力池的简化计算方法论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、宽尾墩—消力池的简化计算方法论文摘要：本文对含有分流的水跃方程的特性进行了讨论，提出了宽尾墩—消力池等效分流比的概念，利用安康等几个工程的试验资料给出了等效分流比和E0/hk及B/B0的关系，讨论了宽尾墩—消力池优于平尾墩消力池的条件，并用算例表明了用等效分流比估算宽尾墩—消力池的跃后水深或选择宽尾墩的收缩比是非常方便的。关键词：宽尾墩消力池等效分流比宽尾墩是中国人的创造.虽然第一个宽尾墩用于潘家口水利枢纽的挑流消能1，但嗣后得到很快推广的却是宽尾墩—消力池(或消力戽)型的消能，如安康、岩滩、五强溪、隔河岩等工程2-5。因此已进行过不少宽尾墩—消力池的水工模型试验，积累了许多有用的

2、试验资料。也有少数文献.freelin，当kkmin时不会形成水跃；当α一定时，kmin值随Fr1的提高而减小；当Fr1一定时，kmin值随α的降低而增大。当α1而kmink=1时，h3=αh3p。(4)当0β≤90°时k1/α，但仍需满足kkmin的要求。当k=kc时，h3/h3p=1；kminkkc时h3/h3p1；kkc时h3/h3p1。kc值由式(11)确定(11)2.宽尾墩-消力池的等效分流比αe宽尾墩-消力池、分流戽坎消力池、坝面分流窄缝—消力池，对入池流量而言都有一个共同的特点：分流。即一部分形成底流，另一部分形成挑流或跌流。但它们的分流参量往往都不很明确，不能从它

3、的设计和水流运动直接、明确地判定分流参数α和k值。因此本文提出了等效分流的概念，相应的等效分流参数的αe和ke。所谓等效分流，即假想把总流量分成两部，一部分的β=0°，另一部分的β=90°，由式(8)知，相应条件下有ke=1/αe(12)这时式(9)成为(13)Fr1实际上是已知的，所以方程(13)中只含一个未知参量αe。那么αe和哪些因素有关呢?一个直观的考虑是αe应和宽尾墩形成的附加机械能损耗有关，附加机械能损耗大，αe就小。附加机械能损耗的意思是宽尾墩形成的跃前机械能损失与平尾墩形成的跃前机械能损失之差。显然，宽尾墩形成的机械能损失主要决定于比值B’/B0(见图2)，该值越小

4、，由于掺气等原因引起的机械能损失越大，αe越小。平尾墩时溢流坝面的机械能损失和什么参数有关呢?文献7推荐了一个高坝溢流坝面流速系数φ的表达式(14)图2宽尾墩示意φ和水头损失系数ξ间的关系为1/φ2=1+ξ(15)由式(14)、(15)可得ξ的近似表达式为ξ≌0.1(16)E0为库水面与消力池底板面间的总落差。把式(16)两边平方，再在等号右边乘重力加速度g的三分之一方g1/3，则可得ξ2～E0/hk由以上分析可见，参数E0/hk(hk是与q3相应的临界水深)是影响平尾墩时水流在溢流面上能量损失的主要参数。E0/hk增大，相对而言溢流面上的水层变薄，水力半径减小，相对水头损失增大，

5、改用宽尾墩后的附加机械能损失减小，从而αe增大。根据以上的考虑，构成αe和B’/B0及E0/hk的如下近似经验关系αe=A1β'/B0+A2(E0/hk)1/2(17)剩下的问题是利用已知的工程试验资料，确定待定常数A1、A2。对安康等六个工程、21种工况的等效分流比αe值列于表2。表中宽尾墩和平尾墩的跃后水深都是实测的，从而知道了h3/h3p的值，再根据Fr1值和ke=1/αe，利用表1确定αe。αe1，表示宽尾墩的附加机械能损失是正值，宽尾墩的跃后水深h3小于平尾墩的跃后水深h3p采用宽尾墩是有利的；αe1，表示宽尾墩的附加机械能损失是负值(虽然增加了掺气等引起的能量损失，但是

6、降低了由于坝面摩阻引起的能量损失)，宽尾墩的跃后水深大于平尾墩的跃后水深，所以单宽流量小，落差大采用宽尾墩是不利的。表2宽尾墩、平尾墩的第二共轭水深比较2、3、6、8工程名称g/(m3/s.m)E0/mhk/m第二共轭水深/mE0/hkB'/B0Fr1αe宽尾墩平尾墩安康209.3108.0516.4733.6039.886.5790.3165.650.776153.9102.013.4229.3034.447.5760.3166.430.778岩滩241.081.7018.0934.1038.24.5250.4004.360.855212.079.7016.6132.535.84

7、.8080.4004.520.872169.076.514.2829.733.55.3480.4004.860.842157.075.513.5929.432.65.5560.4004.960.860112.071.510.8526.329.56.5790.4005.990.83898.375.59.9526.0025.657.5760.4006.401.02381.775.58.8024.7023.538.5470.4007.041.08552.075.56.512