梯形明渠驼峰堰泄流能力试验研究.pdf

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1、第42卷第9期人民长江Vo1．42，No．92011年5月YangtzeRiverMay，2011文章编号：1001—4179(2011)09—0087—03梯形明渠驼峰堰泄流能力试验研究卢泰山，王国杰(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：为了探索梯形明渠中驼峰堰的水力特性，以陕西省三原西郊水库溢洪道工程为例，采用物理模型试验的方法，对梯形明渠驼峰堰的泄流量、过水断面、流量系数及变化规律、压力分布等水力特性进行了试验研究。结果表明：受梯形明渠驼峰堰顶水面宽度及过水断面增加的影响。梯形明渠驼峰堰较同底宽矩形明

2、渠驼峰堰泄流量大；4V-两者流量系数及其变化规律较为接近；堰面压强分布规律基本相同。提出了梯形明渠驼峰堰顶平均水面宽度的计算方法和流量系数的计算公式。对同类工程有借鉴参考价值。关键词：驼峰堰；梯形明渠；过水断面；泄流量；流量系数；压强分布中图法分类号：TV125．3文献标志码：A驼峰堰是我国采用较多的一种堰，其特性为：堰体法o低，整体稳定性好，堰前不易淤积，流量系数大。目前1试验概述中小型水库溢洪道上的驼峰堰通常都修建在矩形明渠中，通过分别位于堰上、下游的两个扭曲渐变段与梯形陕西省三原西郊水库位于清水河干流上，大坝为断面的上游引渠和下

3、游泄槽相连接。这种型式既增加均质土坝，高44．5m，溢洪道位于水库枢纽右岸，由上了设计施工难度，又在一定程度上使水流条件变得复游引渠、驼峰堰、下游泄槽及消力池等组成。溢洪道水杂。如果将驼峰堰修建在梯形明渠中，可取消驼峰堰工模型试验几何比尺L，=40，溢洪道上游引渠、驼峰上、下游的两个扭曲渐变段，既可减小设计施工难度，堰、下游泄槽及消力池均采用有机玻璃制作。原设计又改善了水流条件，还能起到增大泄流量的作用。目上游引渠及下游泄槽均为底宽为30m，边坡系数m=前，驼峰堰的研究还不够深入，修建在梯形明渠中的驼0．6的梯形断面，驼峰堰布置在30

4、m宽的矩形明渠峰堰也未见资料报道。本文结合陕西省三原西郊水库中，驼峰堰与上游引渠和下游泄槽间分别由长25m和溢洪道水工模型试验，对该工程特定型式的a型驼峰15m的两个扭曲渐变段相连接。驼峰堰顶不设闸门，堰进行试验研究。试验研究主要针对梯形明渠中驼峰堰高1．44m，驼峰堰上、下游圆弧半径均为8．64m。堰的泄流量、流量系数及其变化规律、堰顶过水断面、为了便于设计施工、改善水流条件和增加泄流量，试验压力分布等水力特性进行，在此基础上推荐用计算平经多次方案修改，最终将驼峰堰段横断面型式由矩形均宽度的方法，解决梯形明渠驼峰堰顶过水断面和水改为

5、梯形，使上游引渠、驼峰堰和下游泄槽等各段保持面宽度随水深变化的问题。提出该梯形明渠驼峰堰流相同的横断面型式，梯形断面底宽为30m，两侧边坡量系数的计算关系式。与一般常用矩形明渠中的驼峰系数m=0．6。驼峰堰后溢洪道泄槽底坡i=堰进行比较，将驼峰堰修建在梯形明渠中，可取消驼峰0．0056。梯形明渠驼峰堰剖面图见图1。堰上、下游的两个扭曲渐变段，使溢洪道上游引渠、驼2泄流能力与过水断面峰堰和下游泄槽等各段保持相同的横断面型式，具有堰顶过水断面大、泄流量较大、水流条件好等优点，可将梯形明渠驼峰堰在两个水位下的泄流量列入表为中小型水库溢洪道驼

6、峰堰水力设计提供一种新方1，并与矩形明渠驼峰堰泄流量相比较(本试验均为自收稿日期：2010—10—13作者简介：卢泰山，男，高级工程师，硕士，主要从事水力学试验研究工作。E—mail：Its@nwsuaf．edu．cn88人民长江由出流)。由表1可以看出，在同一水位下，梯形明渠13．5％和16．3％，说明同一水位下，梯形明渠驼峰堰中驼峰堰的泄流量大于矩形明渠中驼峰堰的泄流量。顶水面宽度大于矩形明渠驼峰堰顶水面宽度，过水断随库水位增加，两者泄流量差距加大。在各级库水位面面积增大，泄流量增大，且驼峰堰顶平均宽度与泄流下，矩形明渠中驼峰堰顶

7、过水断面为矩形，其水面宽度量增幅规律较为接近。保持不变，泄流量随堰顶水头变化。而梯形明渠中驼3流量系数峰堰堰顶过水断面为梯形，其水面宽度是随水头变化的，其泄流量受堰顶水头和堰顶水面宽度等因素影响。以m。表示一般矩形明渠中驼峰堰自由出流流量同一水位下，除梯形明渠驼峰堰顶宽度已稍大于同底系数，以m表示梯形明渠中驼峰堰自由出流流量系宽矩形明渠驼峰堰顶宽度因素外，梯形明渠驼峰堰顶数，矾／p为相对水头(P为堰高)，将根据试验数据资料水面宽度大于同底宽矩形明渠驼峰堰顶水面宽度，过建立的m。～／p和m：～关系曲线分别绘于图水断面面积增大，这是其泄流

8、量增大的主要原因。2的(fl,)、(b)中，经过多种线型拟合分析，以3次多项式拟合精度最高。将以上两组试验数据，应用MAT．LAB计算软件，用最dx-乘法分别按3次多项式处理，求解多项式系数，得m～日。／p和m：～日0／