（水利工程专业论文）宽尾墩在溢流坝面上的合理位置.pdf

四川大学工程硕士学位论文 宽尾墩在溢流坝面上的合理位置 水利工程领域 研究生阮小蓉指导教师刘善均教授，于建华副教授 摘要 宽尾墩联合消能工是我国首创的堰顶收缩射流新技术。2 0 多年来在我国 已得到蓬勃发展。本文在沿袭前人研究成果的基础上，着重于以下方面的研 究： l 、通过对前人研究成果的分析，从消能效果的角度选择一系列合理的 收缩比和收缩角。 2 、固定宽尾墩始扩点的位置，找出不同收缩比的宽尾墩在不同溢流水 头时流量系数的变化情况。通过实验数据分析得出在不影响过流量的前提 下，不同收缩比对应的不同水头使用范围。 3 、改变宽尾墩始扩点的位置，找出不同收缩比的宽尾墩在不同溢流水 头时流量系数的变化情况。通过实验数据分析得出在不影响过流量的前提 下，不同收缩比所对应的最佳始扩点位置，为实际工程中宽尾墩的体型设计 提供依据。 4 、综合分析溢流堰的堰面动水压力、水面曲线随堰上实际溢流水头、 宽尾墩收缩比、宽尾墩始扩点的变化而变化的情形，结果表明：采用宽尾墩 后，可以减小曲线型实用堰的设计水头，为w e s 曲线型实用堰的瘦身提供依 据。 关键词：宽尾墩，收缩比，流量系数，动水压力，水面曲线 四川大学工程硕士学位论文 t h el o c a t i o no f f l a r e dg a t ep i e r so n o v e r f l o w i n gd a m m a j o r ：h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g c a n d i d a t e ：r u a nx i a o r o n g s u p e r v i s o r ：p r o f l i us h a n j u s ，y uj i a n h u a a b s t r a c t 1 r t 璩f l a r e dg a t ep i e r si san & v vt e c h n i q u eo f e n e r g yd i s s i p a t o r sc r e a t e db yt h e r e s e a r c h e ro fc h i n a , w h i c hm a k e sw e i r f l o w i n gt o b ec o n t r a c t e d 1 1 1 cn e w t e c h n i q u eh a sd e v e l o p e di nt h el a s t2 0y e a r s b a s e do nt h ee x i s t i n ga e h i v e m e n t ， t h ef o l l o w i n gr e s e a r c ha r ec a r r i e do u ti nt h i sp a p e r ： 1 as e r i e so f r e a s o n a b l ec o n t r a c t i o nr a t i o sa n da n g l e sa r es e l e c t e dd u et ot h e i r e n e r g yd i s s i p a t i o ne f f e e t i o m 2 s t e r e o t y p i n gt h el o c a t i o n so ff l a r e dg a t ep i e r s , t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e c o e f f i c i e n to fd i s c h a r g ea n dt h ew a t e rh e a do ff l a r e dg a t ep i e r sw i t hd i f f e r e n t c o n t r a c t i o nr a t i o sa n da n g l e sh a v eb e e nr e s e a r c h e d t h er e a s i o n a b l ew a t e rh e a d r e g i o no f t h ew e i rw i t hd i f f e r e n tc o n 扛a c t i o nr a t i o sa n da n g l e sh a v e b e e ng o t 3 c h a n g i n gt h el o c a t i o n so ff l a r e dg a t ep i e r s t h er e l a t i o n s h i pb d 内嗍t h e c o e f f i c i e n to fd i s c h a r g ea n dt h ew a t e rh e a do ff l a r e dg a t ep i e r sw i t hd i f f e r e n t c o n t r a c t i o nr a t i o sa n da n g l e sh a v eb e e nr e s e a r c h e d t h er e a s i o n a b l el o c a t i o no f f l a r e dg a t ep i c a sw i t hd i f f e r e n tc o n t r a c t i o nr a t i o sa n da n g l e sh a v eb e e n g o t 4 t h eh y d r o d y n a m i cp r e s s u r e 、 旧t e rs u r f a c eo nd i f f e r e n ts p i u o v e rh e a d , c o n t r a c t i o nr a t i o sa n dt h el o c a t i o no ff l a r e dg a t ep i e r sh a v eb e e nr e s e a r c h e d t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o wt h a tt h ef l a r e dg a t ep i e r sc a nr e d u c ed e s i g nh e a do f w e i r a n di n a k o sw e i r t h i m k e y w o r d s ：f l a r e dg a t ep i e r s , c o n t r a c t i o nr a t i o ，c o e f f i c i e n to fd i s c h a r g e ， h y d r o d y n a m i cp r e s s u r e ，w a t e rs u r f a c e 四川大学工程硕士学位论文 1绪论 泄水建筑物在水利水电工程中占有很重要的地位，正确合理地选择消能 方式是确保泄水建筑物安全经济的基本条件。目前，工程中常采用的基本消 能方式有底流消能、挑流消能、面流消能。随着研究的深入发展，出现了多 种消能方式相结合的联合消能工。 1 1 新型的联合消能工 近5 0 年来，我国已研究成功并投入实际工程应用的联合消能工有：高 低大差动挑坎、窄缝式消能工、分流掺气墩、阶梯溢流坝消能、水平淹没射 流消能、宽尾墩消能工等。 1 1 1 高低大差动挑坎 高低大差动挑坎即跨孔间隔采用不同坎高与挑角，使水舌错开落点，纵 向拉开。我国5 0 年代的流溪河拱坝，采用7 孔间隔高低大差动挑坎，水舌 出坎后左右扩散交叉并碰撞“1 。1 9 7 8 年建成的风滩电站堰顶1 3 孔溢流采用2 层间隔，出口布置成6 个高坎7 个低坎嘞，使得水流经空间碰撞和掺气后， 纵向拉开，大大降低了射流水舌的单位面积流量，冲坑深度大大减小。此外， 二滩水电站、构皮滩水电站均采用高低大差动挑坎消能伽。 1 1 2 窄缝式消能工 窄缝式消能工是将挑流式消能的挑坎缩窄，使挑射水流在纵向和竖向扩 散掺气，在空间增强了消能效果，使下游河床单位面积上的动量减小，冲刷 比等宽挑坎大为减轻。世界上最早采用窄缝式消能工的是1 9 5 4 年葡萄牙的 卡勃利尔拱坝瑚。我国从事这一方面的研究是在7 0 年代末，采用窄缝式消能 工的工程有龙羊峡工程和东江工程嘲嘲 1 1 3 阶梯溢流坝消能 。 阶梯溢流坝消能是在溢流坝面上从胸墙附近直到坝趾处设置一系列阶 梯，溢流面不再是光滑的曲面，阶梯的外包线仍按标准的溢流面曲线设计。 它主要应用坝面阶梯水流所形成的横向漩滚及其与主流之间的剪切和动量 巴型查兰三矍堡圭兰垡堡塞 交换来达到消能的目的。目前国内外已建或在建的阶梯溢流坝己达3 0 余 座m 嘲。 1 2 宽尾墩消能工 1 2 1 宽尾墩消能工的消能机理 将溢流坝上的平尾墩尾部加宽，便得到宽尾墩，宽尾墩常与底流式或者 挑流式或者面流式消能联合使用，形成堰顶收缩射流的新型联合消能工。实 验表明：设置宽尾墩后，溢流坝上的水流，在上部经宽尾墩收缩成单股窄而 高的“水墙”，水流在空中扩散消能，同时出闸室射流水面形成倒坡，使水 流沿垂直方向扩散，使墩后坝面上出现大面积无水区，有利于射流的掺气， 有利于紊动扩散消能，而且对防范坝面空蚀十分有利。 1 2 2 宽尾墩消能工的国内发展史 宽尾墩消能工属我国首创。2 0 年来，已得到蓬勃发展。例如，1 9 8 0 年 建成的潘家口电站叫，采用的是宽尾墩一挑流联消能合工；即将建成的安康 电站，采用的是宽尾墩一消力池联合消能工n 0 1 。1 9 9 3 年建成的岩滩电站，采 用的是宽尾墩一面流式消力池联合消能工o ”。此外，还出现了宽尾墩与多种 消能方式联合运用的新形式，如：五强溪，隔河岩的宽尾墩和挑流、底流、 面流联合运用的新形式：宽尾墩一底孔一消力池联合消能工等“日 1 3 e 最近， 由于碾压混泥土坝的发展，出现了宽尾墩与阶梯式坝面消能联合运用的新形 式：福建水东的宽尾墩一阶梯式坝面一消力池联合消能工。除了上述的大、 中型水电工程，也出现了许多小型工程应用宽尾墩联合消能工的工程实例， 如：河北的桃林口电站采用宽尾墩一消力池联合消能工，广西的白色采用宽 尾墩和挑流、底流联合运用的消能工o ”e l i ) o 宽尾墩联合消能工在工程中的应 用，有效的解决了一些大型工程中的、复杂的地质和水文条件下长期难以解 决的高坝泄洪消能问题，使工程造价减少并缩短了工期。创造了巨大的经济 和社会效益。如五强溪表孔消力池采用了宽尾墩一底孔一消力池联合消能 工，坝轴线缩短了2 4 m ，相应减少了所要求的溢流前沿长度2 4 m , 消力池长度 缩短了5 0 m ，由此减少了1 0 9 万方的土石方开挖和4 万方的混泥土浇注，直 接节约投资4 0 0 0 万元。又如：安康表、中孔溢流坝消力池由于采用了宽尾 墩，使消力池的长度分别缩短了1 3 和1 2 ，消力池底板减薄2 m , 节省工程 2 四川大学工程硕士学位论文 造价约1 1 7 3 万元，同时简化了下游围堰工程，带来了提前发电的社会效 益n 订“”。 宽尾墩在我国的出现并不是偶然的，而是在安康特定的泄洪条件下诞生 的。1 9 7 4 年，有关专家在对安康泄洪问题进行咨询时，认识到平直的尾墩不 如在尾部扩宽的闸墩的消能效果好。随后即在安康水工模型中进行宽尾墩实 验，并将其科研成果总结成文，正式提出宽尾墩联合消能工。由于种种原因， 宽尾墩联合消能工在当时并未列入安康泄洪消能设计方案。但这篇文章的出 现，宣告了一项新的消能技术的问世，并为后来宽尾墩和底流式消能工相结 合提供了技术储备。宽尾墩联合消能工首次在大型水利水电工程得到应用的 是潘家口电站。接着，对岩滩和故县枢纽的消能设施也进行了宽尾墩的实验 研究，实验结果表明消能效果明显。1 9 8 1 年，安康表、中孔确定为底流消能 方案后，对于表孔的消能，由于消力池太短，无法达到设计效果，因此，如 何达到设计要求变得举步维艰。于是设计和科研人员重新提出在安康表孔采 用宽尾墩消力池联合消能工方案，并在断面模型实验中取得成功。它标志着 设计及科研人员对宽尾墩技术在认识上产生了质的飞跃，同时也标志着我国 在底流消能技术方面取得了重大突破。随后，广西电力勘测设计院决定与水 科院合作研究岩滩采用宽尾墩戽式消力池联合消能工，并在1 9 8 9 年1 2 月通 过技术鉴定。与此同时，长科院的同志结合隔河岩工程的特点，提出了不对 称宽尾墩与底孔跌流式消能方案，经过大量的水力模型实验论证了这一方案 的可行性，此方案最后在该工程中得到实际应用，这是宽尾墩联合消能工在 重力拱坝中应用的先例。1 9 9 0 年，水科院提出在碾压混泥土溢流坝上研究宽 尾墩一阶梯式坝面联合消能工，并列为水电部重点科技项目，该项目以福建 水东电站为研究对象，并于1 9 9 1 年1 0 月通过技术鉴定，1 9 9 3 年建成。 随着宽尾墩消能工在工程实际中的广泛应用，对宽尾墩的理论研究也上 到新台阶，如：倪汉根的宽尾墩一消力池的简化计算方法一文，讨论了 宽尾墩优于平尾墩的条件，并用算例表明了可用等效分流比方便地选择宽尾 墩的收缩比。( 等效分流指的是，假想把入池总流量分成两部分，一部分是 入池角与水平线成零度的水流，另一部分是与水平线成9 0 度的水流) 2 0 l 。 宽尾墩联合消能工体型选择及水力特性的研究一文，通过对实验资料的 综合分析，得出宽尾墩的体型以选用收缩比f = o 4 o 5 左右为宜，收缩角 0 = 1 5 0 2 0 0 左右为宜口。如五强溪水电站选用收缩比# = o 3 6 8 ，p 3 婴型查堂三墨堡主兰垡堡茎 = 1 6 7 0 【1 2 】；安康水电站选用e = o 4 ，0 = 2 1 8 0 【1 0 l ；桃林口水电站选用e = o 3 ， 0 = 3 0 2 6 0 f 1 5 1 ；坡贴水电站选用e = o 3 5 9 ，0 = 2 1 7 0 5 阎；岩滩水电站选用f = 0 5 3 3 ，0 = 1 7 9 5 6 1 1 1 ；百色水电站选用e = o 3 4 3 ，6 - - 2 0 9 7 3 0 【1 6 1 。 1 2 3 本文的研究内容及研究方法 纵观以往的研究成果，主要是针对某一具体的实际工程，从消能效果的 角度选择最合适的宽尾墩的体型；或者通过大量的模型实验从消能效果的角 度对宽尾墩的收缩比和收缩角的选择进行了详尽的论述；或者以水力学为理 论基础推导出宽尾墩的收缩比和收缩角的选择方法。本文在继承前人研究成 果的基础上，着重于以下方面的研究： l ：在合理的收缩比范围内选定一系列的收缩比值，宽尾墩始扩点及收 缩角一定，改变堰上实际溢流水头，找出溢流堰的流量系数、堰面动水压力、 水面曲线随实际溢流水头改变的情况。从而得出每一种收缩比对应的水头使 用范围。 2 ：宽尾墩的收缩比及收缩角一定，改变宽尾墩始扩点的位置，找出溢 流堰的流量系数、堰面动水压力、水面曲线随始扩点位置的改变而变化的情 况。 3 ：在以上的基础上，改变收缩比，分析溢流堰的流量系数、堰面动水 压力、水面曲线随始扩点位置及收缩比的改变而变化的情况。从而得出某一 种收缩比所对应的最佳始扩点，找出收缩比和始扩点的变化关系曲线，为以 后的宽尾墩体型设计提供依据。 4 ：综合分析溢流堰的流量系数、堰面动水压力、水面曲线随堰上实际 溢流水头、收缩比、始扩点的变化，从而找出宽尾墩在堰面上的合理位置， 从而优化阮s 曲线型实用堰的体型。 研究方法主要是水工模型实验，数值分析时采用了大量的图表，分析 过程中所有的物理量均用无量纲的量来表示。本实验是在参阅国内大量的相 关文献，搜索、归纳、总结前人的研究成果和经验的基础上，在导师的指导 下按计划、有目的地逐步展开 4 四川大学工程硕士学位论文 2 宽尾墩模型实验 2 1溢流堰 2 1 1 溢流堰尺寸的确定 溢流堰采用标准的l i e s 曲线型实用堰，且生1 3 3 ，为高堰嘲，溢流坝 爿d 宽b = 1 5 c m , 设计水头；= 2 0 c m ，堰上游曲线采用三圆弧段，其尺寸为： l r l = 0 5 吼= o 5 x 2 0 = l o c m ，x 1 = - 0 1 7 5 h a = - 0 1 7 5 x 2 0 = 3 s e r e r 2 = 0 2 h d = 0 2 x 2 0 = 4 m ，x 2 = - 0 2 7 6 h d = - 0 2 7 6 x 2 0 = - 5 5 2 c m 【r 3 = 0 0 4 h d = 0 0 4 x 2 0 = o 8 c m ，而釜- 0 2 8 2 h d = - 0 2 8 2 x 2 0 = - 5 6 4 c m 下游曲线方程为： ( 刳一o s ( 玎 即 垆1 0 下游直线段的坡度m 。= 0 7 ，与上游曲线相交于f 点，f 点坐标可按如下求得： 对堰面曲线求一阶导数d y 。o 0 7 2 5 x o 直线段的坡度为： 故有： 立：上：上 d x m 口 o 7 解捅爱三裟 则直线方程为： 尸击r x 一3 3 3 5 ) + 2 5 7 5 由以上方程得出嚣剖面上各点坐标如下表2 1 。 5 酷o c 善 斟 笛廿j m t 一加 o， = m l 册 ：。 一o y ，j、l 四川大学工程硕士学位论文 表2 1曲线型实用堰的剖面坐标 x - 3 55 5 25 6 4o2468 y 0 6 3 32 3 0 52 7 8 200 1 4 10 5 0 9 1 0 7 81 8 3 6 xl o1 2 1 41 61 82 02 2 2 4 y 2 7 7 43 8 8 75 1 6 96 6 1 88 2 2 9 1 01 1 9 2 81 4 0 1 2 x 2 62 83 03 23 3 3 54 07 1 3 52 6 y 1 6 2 4 81 8 6 3 52 1 1 7 22 3 8 5 72 5 7 5 33 5 2 5 8 0 0 3 61 6 2 4 8 由以上各点坐标绘出溢流堰曲线如图2 1 所示： 图2 1 曲线型实用堰的剖面图 2 1 2 溢流堰上动水压力测点坐标及测点图 测动水压力的各点经过溢流堰堰面中心，用水准仪测得堰顶高程为a 7 0 0 6 ，各测点高程如表2 2 中的娩，y l 为各测点的纵坐标，y l = x 2 - 7 0 0 6 三圆 弧上的点( - 4 2 0 1 ，1 2 6 ) 及上游直立段上一点( 。5 6 4 ，3 8 4 ) 根据n 值在 c a d 绘制的曲线上查得。y l 在( 0 2 3 2 5 ) 内为下游曲线，五：2 0 x f 丛1 ， y l 在( 2 3 2 5 0 ，4 0 8 3 ) 内为斜坡段，而= 0 7 ( y 一2 5 7 3 ) + 3 3 3 5 。 ” 6 四川大学工程硕士学位论文 表2 2 溢流堰上动水压力测点坐标 x 27 3 97 1 - 3 27 0 0 67 0 8 57 2 17 3 8 l7 6 o l7 8 58 1 1 7 y l 3 8 41 2 60o 7 92 0 43 7 55 9 58 “ 1 1 1 l x t- 5 6 4- 4 2 0 105 0 78 4 7 1 1 、7 7 1 5 1 11 8 2 52 1 1 7 x 28 48 79 0 19 3 3 l9 6 61 0 0 i1 0 3 1 91 0 6 4 7 y 1 1 3 9 41 6 9 42 0 0 42 3 2 52 6 5 43 0 0 43 3 1 33 6 4 1 x 1 2 3 9 32 6 5 92 9 1 23 1 5 63 3 9 23 6 3 73 8 5 34 0 8 3 说明：施动水压力测点高程； m 动水压力测点纵坐标； 舯动水压力测点横坐标。 由表2 2 中的x l l 绘出动水压力的测点在溢流堰上的位置如图2 2 所示： 1 铲 ；幽托一 l o 2 0 3 0 4 0 目 5 0 图2 2 曲线型实用堰上动水压力测点图 2 1 3 溢流堰上水面曲线测点坐标及测点图 为了观测出宽尾墩的位置对水深的影响，特别在溢流堰上选择了以下l o 个观测点如表2 3 所示：第一点在上游直立段，第二点为堰顶，第- - 至t j 第六 点在下游曲线上，。：1 0 f 卫1，其他各点在下游斜坡段， 乃= 击似- 3 3 3 5 ) + 2 5 j 7 5 3 l 2 0 7 四川大学工程硕士学位论文 表2 3 溢流堰上水面曲线测点坐标 石 - 5 5 2 051 01 52 0 勇 2 3 0 500 7 6 92 7 7 45 8 7 31 0 西2 53 03 54 04 5 5 0 月1 5 1 l 2 1 1 7 22 8 1 l 3 5 2 5 34 2 3 9 64 9 5 3 9 说明：水面曲线测点横坐标； y s 水面曲线测点纵坐标。 由以上各点绘出溢流堰上水面曲线测点图如图2 3 所示： 图2 3曲线型实用堰上水面曲线测点图 2 2 闸墩的有关参数 闸墩的主要作用是支撑和导流，按闸墩的形状可以分为平尾墩、尖尾墩 和宽尾墩，本实验室采用平尾墩和宽尾墩，平尾墩出闸水流平顺沿坝面泄下； 宽尾墩是用直线将闸墩尾部加宽，使闸室出口宽度小于入口宽度，在坝面下 部形成三元水流，由于宽尾墩的体型参数不同，其消能效果及对过流量的影 响也不一样，下面介绍有关参数。 2 2 1 直尾墩的尺寸 直尾墩的尺寸如下图： 3 四川大学工程硕士学位论文 图2 4 直尾墩尺寸 2 2 2 宽尾墩体型的有关几何参数 宽尾墩尺寸如下图所示： l 图2 5 宽尾墩尺寸 1 、闸孔收缩比。 占= 2 、尾端折角口 ， 0 = a r c t g ( b - b ) 2 l 3 、始折点位置参数； f ；羔 h t 式中：卜嚷示宽尾墩在堰面曲线上始扩点的横坐标； 卜溢流堰的设计堰上水头； 扣宽尾墩出口宽度； 8 一宽尾墩进口宽度； 卜宽尾墩长度 9 ( 2 - 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) 重 婴型查兰三堡堕主兰垡丝苎 2 3 实验目的及实验过程设想 有大量的文章论述了影响消能效果的主要因数有宽尾墩长度，收缩比， 始扩点位置等，从消能效果的角度找出了宽尾墩的合理形状和位置，本实验 将研究在满足消能效果的条件下，以不影响过流量为前提，找出b b ，x i d 的变化对溢流堰流量系数、动水压力、水面曲线的影响，从而优化宽尾墩的 布置及优化月匿s 曲线型实用堰的体形。因此，本实验将从以下三个方面着手： 1 、流量系数随膨倪的变化。( 一堰上实际溢流水头。纷一溢流堰 的设计水头。) 为此，在消力池后的下游渠中安放一个三角形薄壁堰，用测 针测出三角形薄壁堰的堰上水头，从而计算出整个明渠中的过流量，同时在 溢流堰上游( 2 3 ) 厅处设置一测针，测出实际溢流水头，并计算出在相应 水头下的溢流堰流量系数。 ( 1 ) 三角薄壁堰：用水准仪测得三角薄壁堰测针读数为0 0 8 c m 时对应的 高程为1 2 9 2 9 c m 、1 2 5 2 5 a m ，则其均值为1 2 5 2 7 c m ，测得三角薄壁堰的堰 顶高程为1 2 5 0 7 c m , 由此可知：测针读数为0 0 8 c m 时对应的堰上水头为 ( 1 2 5 2 7 1 2 5 0 7 ) = o 2 c m ，故三角堰的堰上水头尼= 测针读数0 2 8 ；流量 0 ：1 气h p 。 ( 2 ) 溢流堰的堰上水头：测得溢流堰的堰顶高程为1 8 7 7 1 c m ，测得上游 测针的读数为0 o o c m 时对应的高程为1 8 4 4 5 c m 、1 8 4 4 0 c m ，其均值为 1 8 4 4 2 5 c m ，由此可知：测针读数为0 o o c m 时对应的堰上水头为( 1 8 7 7 1 1 8 4 4 2 5 ) = 3 2 8 5 c m , 故溢流堰的堰上水头= 测针读数+ 3 2 8 5 。 ( 3 ) 溢流堰的流量系数m ：q = m b 厨；，晰= 与= 骂 b 、i 2 9 h 2b 、l 2 9 h 2 2 、流量系数随宽尾墩的6 店及哟0 变化规律。 3 、溢流堰的动水压力随纪6 僧及x t , 的变化规律。测得测压管底 板高程为1 2 9 9 8 、1 3 0 0 0 ，则其均值= ( 1 2 9 9 8 + 1 3 0 0 0 ) 2 = 1 2 9 9 9 c m , 堰 顶高程为7 0 0 6 c r 赐动水压力= 测压管读数一( 1 2 9 9 9 一测点高程) ，测点高程 指的是溢流堰上测动水压力的点的高程，其值见表2 2 的噩值。当动水压力 o ，则该点的动水压力为正，当动水压力 o ，则该点的动水压力为负。 4 、溢流堰的水面曲线随t 46 倌及肜他的变化规律。 四川大学工程硕士学位论文 2 4 实验分组 1 、实验分组如下表 表2 4 实验分组图 名称表示 b ( c m ： b ( c m ) f l t c m ) 口 j胞 图例 平尾墩 t - 1 5 - 1 51 51 513 4 图2 6 t - 1 5 8 - a1 580 5 3 31 41 4 0 02 01 图2 7 t - 1 5 - 8 - b1 580 5 3 32 48 3 01 00 5 图2 8 t 1 5 8 c1 580 5 3 31 41 4 0 01 60 8 图2 9 宽 t - 1 5 6 - a1 56o 41 41 7 8 02 01 图2 1 0 尾 t 1 5 _ 6 一b1 560 42 49 5 01 00 5 图2 1 1 墩 t - 1 5 - 6 - c1 56o 41 41 7 8 01 6 o 8图2 1 2 说明：# = a r c t g ( b o b ) 2 j , 2 、每组所对应的图形形状如下： 图2 6 平尾墩t _ 1 5 _ 1 5 i l 四川大学工程硕士学位论文 2 8 宽尾墩t _ 1 5 - 8 - b 圈2 1 0 宽尾墩卜1 5 6 _ a 图2 9 宽尾墩t - 1 5 _ 8 - c 图2 1 1 宽尾墩t - 1 5 6 _ b 四川大学工程硕士学位论文 图2 1 2 宽尾墩卜1 5 - 6 - c 四川大学工程硕士学位论文 3 实验数据及现象 3 1 平尾墩 3 1 1 平尾墩的体型 图3 i 平尾墩t _ 1 5 - 1 5 体型图 3 i 2 平尾墩t _ 1 5 1 5 的流量系数 i 、平尾墩t - 1 5 1 5 的流量系数历的变化如下表： 表3 i 平尾墩t - 1 5 - 1 5 的流量系数m 的变化 三角堰测堰上水溢流堰测堰上水 qh m流量系数m 针读数头h 针读数头h 蔷hc m 1 6 4 91 6 2 1 0 0 1 51 0 6 l1 3 9 00 6 9 5 0 4 3 0 1 6 9 51 6 6 70 0 1 61 1 1 41 4 4 30 7 2 10 4 3 6 1 7 7 31 7 4 5 0 0 1 8 1 2 2 6 1 5 5 50 7 7 7 0 4 3 7 1 8 9 5 1 8 。6 70 0 2 11 3 6 81 6 9 70 8 4 80 4 5 4 1 9 3 11 9 0 30 0 2 21 4 1 21 7 4 10 8 7 00 4 5 8 2 0 “2 0 1 6 0 0 2 61 5 51 8 7 90 9 3 90 4 7 2 2 0 6 32 0 3 5 0 0 2 6 1 5 7 81 9 0 7 0 9 5 3 0 4 7 3 2 1 0 52 0 7 70 0 2 81 6 3 51 9 6 40 9 8 20 4 7 6 2 1 4 32 l 1 5 0 0 2 9 1 6 8 42 0 1 31 0 0 60 4 8 0 2 1 7 42 1 4 6 0 0 3 0 1 7 5 2 0 7 9 1 0 3 9 0 4 7 4 1 4 四川大学工程硕士学位论文 ( 续上表)平尾墩卜1 5 1 5 的流量系数m 的变化 三角堰测堰上水溢流堰测 堰上水 q h m 流量系数m 针读数头h t针读数头h c m c m 3 s c m 2 1 9 62 1 6 80 0 3 11 7 8 22 1 1 11 0 5 50 4 7 6 2 2 2 6 2 l - 9 8 o 0 3 21 8 2 2 1 4 9 1 0 7 4 o 4 7 9 2 2 5 52 2 2 70 0 3 31 8 7 22 2 0 11 1 0 00 4 7 8 2 2 5 72 2 2 9 0 0 3 3 1 8 6 22 1 9 1 1 0 9 5 0 4 8 2 2 3 3 92 3 1 10 0 3 61 9 8 22 3 1 l1 1 5 50 4 8 7 2 3 4 42 3 1 6 0 0 3 6 1 9 92 3 1 91 1 5 90 4 8 7 2 4 1 12 3 8 30 0 3 92 0 8 92 4 1 81 2 0 9o 4 9 l 2 4 4 524 1 70 0 4 02 1 5 32 4 8 21 2 4 10 4 9 0 2 4 7 62 4 4 8 0 ，0 4 2 2 1 8 42 5 1 31 2 5 60 4 9 6 2 5 4 22 5 1 4 0 0 4 4 2 2 9 22 6 2 l1 3 1 00 4 9 8 2 5 7 82 5 50 0 4 62 2 8 42 6 1 31 3 0 60 5 1 8 2 5 8 42 5 5 6o 0 4 62 3 7 82 7 0 71 3 5 30 4 9 4 2 5 9 22 5 6 40 0 4 72 3 92 7 1 9i 3 5 90 4 9 5 2 5 9 22 5 6 4 0 0 4 7 2 3 92 7 1 91 3 5 90 4 9 5 2 5 9 42 5 6 6 0 0 4 72 3 0 92 6 3 81 3 1 90 5 1 9 2 、由此绘出平尾墩卜1 5 1 5 的流量系数四的变化关系曲线如下图： m o 8 o 7 o 6 o 5 0 4 0 - 3 o 2 0 5 o 6o 70 8o 9ii 1 1 21 3i 4i 51 1 价h 图3 2平尾墩流量系数关系曲线 四川大学工程硕士学位论文 3 1 3 平尾墩动水压力 表3 2h h , t o 6 9 5 时动水压力表 测点横坐标测点高程测点纵坐标测压管读数 动水压力 巧6 47 3 9 3 8 46 8 5 l1 2 5 t 一4 27 1 3 21 2 66 4 76 1 2 0 7 0 0 606 3 9 54 1 1 5 0 77 0 8 5o 7 96 2 1 53 1 8 4 77 2 12 0 4 6 0 0 72 2 7 t 1 7 77 3 r 13 7 5 5 8 4 22 3 3 1 5 1 17 6 0 15 9 55 6 7 5 2 8 6 1 8 2 5 7 8 58 4 45 3 3 5 1 9 5 2 1 1 78 1 1 7 1 1 1t5 0 0 51 3 2 2 3 9 38 41 3 9 4 4 7 7 11 8 1 2 6 5 98 71 6 9 4 “8 21 9 2 2 9 1 29 0 12 0 0 44 1 r 12 0 1 3 1 5 69 3 3 l2 3 2 53 9 0 22 4 3 3 3 9 29 6 6 2 6 5 43 5 4 l2 1 l 3 6 3 71 0 0 13 0 0 4 3 2 7 32 9 3 3 8 5 31 0 3 1 93 3 t 32 9 62 r 9 4 0 r 3 1 0 6 4 73 6 4 l2 6 1 32 7 由此绘出动水 压力曲线为： ) 耐p i 1 02 0 3 04 0 5 0 6 0 、 、 。y ， 岛 l o 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 图3 3 平尾墩h , = o 6 9 5 时动水压力图 1 6 四川大学工程硕士学位论文 表3 3h h # o 7 7 7 时动水压力表 测点横坐标 测点高程测点纵坐标 测压管读数动水压力 一5 6 47 3 93 8 46 8 7 51 2 6 6 4 2 7 1 3 21 2 6 6 4 3 55 6 8 07 0 0 606 3 7 13 7 8 5 0 77 0 8 50 7 96 1 7 52 6 1 r 4 7 7 2 12 0 46 0 0 52 1 6 1 1 7 77 3 8 13 7 5勰3 92 2 1 1 5 1 17 6 0 15 9 55 5 6 5 1 6 7 1 8 2 57 58 4 45 3 3 51 8 6 2 1 1 78 1 1 71 1 1 i5 0 0 41 2 2 2 3 9 38 41 3 9 44 7 8 21 8 3 2 6 5 98 71 6 9 44 3 51 5 1 2 9 1 2 9 0 12 0 0 44 1 92 0 1 3 1 5 69 3 3 12 3 2 53 9 2 82 6 3 3 9 29 6 62 6 5 43 5 5 22 1 3 3 6 3 71 0 0 13 0 0 43 2 93 0 1 3 8 5 31 0 3 1 93 3 1 32 9 83 4 0 8 q1 0 6 4 73 6 4 12 6 5 23 由此绘出动水 压力曲线为： 艰 1 02 03 04 05 06 认 、入 。厂 ! 、汹 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 曰 ，- 3 图3 4 平尾墩h , , - o 7 7 7 时动水压力图 1 7 四川大学工程硕士学位论文 表3 4i t h t - - o 8 7 0 时动水压力表 测点横坐标测点高程测点纵坐标测压管读数 动水压力 - 5 6 4+ 7 3 93 8 46 9 61 3 4 1 4 27 1 3 21 2 6 6 45 3 3 o7 0 0 6o6 3 5 3 5 5 5 0 77 0 8 5o 7 96 1 22 1 8 4 77 2 12 0 46 0 12 2 2 1 1 7 77 3 8 1 3 7 55 8 l 8 3 1 5 1 l7 6 0 15 9 55 5 5l5 2 1 8 2 57 8 5 8 4 45 3 21 7 5 2 1 1 78 1 1 71 1 1 l5 0 5 1 6 3 2 3 9 38 41 3 9 44 7 91 9 2 6 5 98 71 6 9 4 4 52 0 2 2 9 1 29 0 1 r2 0 0 44 22 0 8 3 1 5 69 3 3 l 2 3 2 53 9 42 7 3 3 3 9 29 6 62 6 5 43 5 72 3 3 3 6 3 7 1 0 0 13 0 0 43 3 33 3 7 3 8 5 31 0 3 1 93 3 1 3 3 0 1 3 2 9 4 0 8 31 0 6 4 73 6 4 12 6 73 1 8 由此绘出动水 压力曲线为： 舻- 3 艮 l 1 02 03 0 4 05 06 u r ；_ 。 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 cr 、星 图3 5h h d = o 8 7 0 时动水压力图 1 8 四川大学工程硕士学位论文 表3 5h h 护0 9 5 3 时动水压力表 测点横坐标测点高程测点纵坐标测压管读数动水压力 一5 6 47 3 93 8 46 9 6 11 3 5 2 4 27 1 3 21 2 66 3 3 24 6 5 07 0 0 6 0 6 2 5 6 2 6 3 5 0 77 0 8 5 0 7 9 6 0 5 6 l 4 2 8 4 77 2 12 0 45 9 6 31 7 4 1 1 7 77 3 8 l3 7 55 7 8 51 6 7 1 5 1 17 6 0 15 9 55 5 o t1 0 3 1 8 2 57 8 58 4 45 3 1 5 1 2 1 1 78 1 1 71 1 1 15 0 2 31 4 1 2 3 9 38 41 3 9 44 7 6 71 6 8 2 6 5 98 71 6 9 44 4 8 8 1 8 9 2 9 1 29 0 12 0 0 44 2 o l2 1 2 3 1 5 69 3 3 12 3 2 53 9 7 83 1 3 3 9 29 6 62 6 5 4 3 5 8 2 2 4 3 3 6 3 71 0 0 13 0 0 43 3 4 23 5 3 3 8 5 31 0 3 1 93 3 1 33 0 2 7 3 4 7 4 0 8 3t 0 6 4 73 6 4 12 7 0 1 3 4 9 由此绘出动水 压力曲线为： z o 一排 i 1 02 03 04 05 06 i 【卜、l r 、吣 1 0 ； 2 0 3 0 4 0 5 0 矗 图3 8 t h , , = 0 9 5 3 时动水压力图 1 9 四川大学工程硕士学位论文 表3 6 彬船1 0 9 5 时动水压力表 测点横坐标测点高程测点纵坐标测压管读数动水压力 一5 6 4 7 3 93 8 4 6 9 3 6 1 3 3 6 - 4 27 1 3 21 2 66 1 7 23 1 4 07 0 0 606 1 0 21 1 8 5 0 77 0 8 5o 7 95 9 2 6o 2 l 8 4 77 2 12 0 45 8 5 60 7 6 1 1 7 7 7 3 8 l 3 7 55 6 8 90 8 1 5 1 17 6 0 15 9 55 4 4 80 5 9 1 8 2 57 8 58 4 45 2 4 3 1 0 3 2 1 1 78 1 1 71 1 1 14 9 8 1i 0 8 2 3 9 38 41 3 9 44 7 51 6 2 6 5 98 7 1 6 9 4 4 4 7 21 8 2 2 9 1 29 0 12 0 0 44 1 9 22 1 2 3 1 5 6 9 3 3 12 3 2 53 9 5 93 3 3 9 29 6 62 6 5 43 6 0 1 2 7 1 3 6 3 71 0 0 i3 0 0 43 4 0 64 2 6 3 8 5 31 0 3 1 93 3 1 3 3 0 1 4 3 4 3 4 0 8 31 0 6 4 73 6 4 12 7 9 24 4 9 由此绘出动水 压力曲线为：z o 一艰 l1 02 03 04 05 06 、k 。 。r j _ 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 一目 图3 7 彬雅1 0 9 5 时动水压力图 2 0 四川大学工程硕士学位论文 表3 7h h , = 1 1 5 9 时动水压力表 测点横坐标 测点高程测点纵坐标 测压管读数动水压力 - 5 6 4 7 3 93 8 46 8 21 2 1 1 4 27 1 3 21 2 65 9 9 21 2 5 o7 0 0 6o6 0 0 90 1 6 5 0 77 0 8 5 o 7 9 5 8 11 0 4 8 4 7 7 2 12 0 45 7 3 2一o 5 7 1 1 7 77 3 8 l3 7 55 6 0 9- o 0 9 1 5 1 17 6 0 15 9 55 3 6 9- 0 2 9 1 8 2 57 8 58 “5 1 i9o 4 1 2 1 1 78 1 1 71 1 1 15 0 0 51 2 3 2 3 9 38 41 3 9 44 7 4 51 4 6 2 6 5 98 71 6 9 4“7 5l7 6 2 9 1 29 0 12 0 0 44 2 0 62 1 7 3 1 5 69 3 3 1 2 3 2 53 9 8 23 1 4 3 3 9 29 6 62