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水利工程论文-宽尾墩—消力池的简化计算方法.doc

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水利工程论文-宽尾墩—消力池的简化计算方法.doc

水利工程论文-宽尾墩—消力池的简化计算方法摘要: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,积累了许多有用的试验资料。也有少数文献,对宽尾墩—消力池的水力计算方法进行过讨论[2、3、6],但这些文献的基本思路都是一样的,即在建立水跃方程的控制水体上,施加反弧等对水体的作用力。但是,影响这些作用力的因素很多,因此给出这些力的较好的经验表达式是很困难的.文献[6]对六个工程试验中127个反弧段上压力点的实测资料统计分析后,给出了反弧段上压强的经验表达式,但在有些条件下,计算的压强值对hk的变化非常敏感,hk变动3%,反弧末端压强的值可以有很大的差别。本文的立足点和以往的文献不同,提出了宽尾墩—消力池等效分流比的概念,通过对安康等四个工程试验资料的分析,给出了等效分流比和E0/hk及B /B0的经验关系式。利用等效分流比计算宽尾墩—消力池的跃后水深或选择宽尾墩的收缩比B /B0是非常方便的。1.有分流时的水跃方程及方程的特性如图1所示,底流单宽入池流量为q1、相应的流速和水深为V1及h1,斜射水流的单宽入池流速和流量为V2及q1、它与水平线的夹角为β,跃后单宽流量为q3、相应的流速与水深为V3及h3。对Ⅰ-Ⅰ与Ⅱ-Ⅱ断面间的控制体写出流量平衡与水平向的动量平衡方程,则有q1+q2=q3}(1)图1有分流时的水跃简图ρq1V1+ρq2V2cosβ+1/2ρgh12=ρq3V3+1/2ρgh32ρ为水的密度,令:q1=αq3,q2=(1-α)q3(2)把式(2)代入式(1)的第二式并除h21,则得(3)如想象全部流量q3都以底流形式入池,即无分流,且近似认为流速仍为V1,则想象的水深h1p和h1之间的关系近似为:h1≌αh1p(4)令Fr1为无分流时的跃前水流弗洛特数,其值是(5)把式(

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