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1、合肥工,合业大学学报V8油6O曰第卷第期:l.挂16年6月了OURNALOFHEFEIp0L丫T日尧叼场ICU纯兀VE盆51宝丫19件6关于开敞式温洪道陡坡水面挂的计算法龙伯璋提要’恒定总流的断,,而不能面单位能量表达式和临界流方程仅适用于恒定缓变流,,用来解决有关恒定急变流的水力学问题否则将会导致相当大的误差为了分析和计弄敞,式溢洪道陡坡控制水深本文从理论分析上建立了急变流的断面单位能量表,K。。,达式和临界流方程可用来计葬急变流控制水深h通过试验资料计葬检验精,、、:度令人满意这对计葬敞式溢洪道大味坡含急
2、变流缓变流均匀流的b型完整水,。B面线有所改进文中还就国内现有计葬味坡援变流起始断面位置S和水深h的。公式进行了评述比较、一引言,,长期以来无论是水力学文献或是工程设计单位在进行敞式溢洪道陡坡水面线的计算,,、:中都是以缓变流为前提一直是把缓(平)陡坡交界面上的缓变流临界水深h作为计,即,,算水面线的起始水深通称的控制水深业取铅垂断面作为计算断面向下推算从而得到Z。〔3〕,二一条b型降水的水面线山东水利科学研究所的研究指出这种算法对陡坡坡度ii*,i>i、i>,k`,6.7,一.3。是可行的但当或1/20陡坡
3、控制水深h仅为h的8%误差达13%。,可见这种算法对大底坡确有不妥之处随着实际工程中益洪道陇坡的加大将会导致计算值,r3,。控制水深小于缓变流临界水深的最大误差可达一与实测值之间的严重不符4%为了,。对陡坡水面线的计算和分析有所改进近年来国内巳有了一些经验公式。,4(一)计算控制水深hk的山东水科所公式臼〕、。=1.k一”·。.77“·、h013(i/i)h(1).k,,.。式中h临界水深i陡坡坡度适用范围宝”1~00习5——BhB:(二)计算陡坡缓变流起始断面位置S和水深的有1.〔“’。〕华东水利学院公式,
4、。=S3(沿h坡向)」产(2)连形论口!五奋号。,8甲e(陡道兔甲入4(1娜咖坡法向))一:,,.。6甲e=85的宽顶)式中一陡坡坡角一进口影响系数土_、丁一—一,.。,.堰进口甲=0786,e=30的实用堰进口甲二0672;平{上。}底堰进口的甲值见图1火{.、〔下一-、、山东水科板公式尸、、、`、抽`..(3)健均蜘夕,本文分析了溢洪道陡坡控制断面水流特性考虑了影响控制,1平底堰接针坡的拒形水深的主要因素从理论上建立急变流断面单位图,,断面渠楷甲~e曲线能量表达式进而建立了急变流临界流方程可用来分析
5、和计,,算控制水深玩,通过试验资料验证表明计算值与实测值相当吻合这对改进敞式溢洪。,,道陡坡水面线的计算具有实际意火文中对计算缓变流起始断面位置s和水深h的上述公。式进行了评述比较二、控制断面急变流单位能量表达式及临界流方程的建立,液体急变流的主要特征是流线的曲率较大质点不仅受重,。,力作用同时受离心惯性力作用为简化起见图2是水流绕溢,,到洪道控制断面处的急变流流动情况圆弧是上凸的水流的一州二叫。流线假设为彼此平行的曲线-1CC上取`,d。我们在控制断面一一高为h底面积为的微。分柱体来研究其受力情况作用于微分
6、水柱四周的动水压力和切力,在所取断面上,无投影作用在微分柱体底面的动水压力p;,p*d卿i二乍d。,,作用在微分柱体的重力G瓦由于质点作曲线运动离心惯性力F的方向与运动曲线的外法线方向重合,`设外法线方向与断面。一c的夹角为。,由于各点的流速。及曲rh而变,,率半径都随水深因此作用在微分柱体上的离心惯性力为几、=。“`.,F工dd五一水的容重f竺9Jor作用于微分柱体铅垂方向力的平衡方程为’上。dhYr,、;。Pdo=Yhd。一了口l二(4)廿Jd,消除o得__`,_L_。」二丫「“衅一Fi一T111=I`。
7、.。口11(5)—9JoT如设r,u一,5)写曲率半径不变各点流速匀速分布则式(为=h:一hje卫立.o(6)上rgr,r*co,若水流为缓变流则式(6)为卫二=h丫此时微分体的断面单位能量可写成+Ei=勒+h少(7)2g因此,,由式6):水流为急变流时(可得出微分体的断面单位能量表达式,;一;+E:=21+h一竺乙he生二(8)gr一姗29:对式(8)积分得出急变流控制断面单位能量表达式’.`E*。d。;二:`+`一`+。*d。弄f弄{(h卫立h.。)叼J。叼J.gr其`g:,z*,当h、h*0则E.=(1
8、一止压立生.。)h+~-竺些`(9)g艺g式中:sE,控制断面单位能量—=,一一一控制断面水流平为曲率,正选r一v控制断,面水流平均流速a—一一控制断面水流动能修正系数,。e陡坡坡角当一,,水深h从零增加到co时断面单位能量.E值必从co减小再增加到。则必有一个的_.:。,.。,二泛,、、~山dE~.,蔺叉,J、1月,江乙1且尸J田一-1万二一一=u刁`1甘:Qll=d一岭二、dh平dh+ie)t釜
