堰闸出流淹没系数可信度评价

1、堰闸出流淹没系数可信度评价1 概述堰流和闸孔出流是水利枢纽中常见的两种泄流方式。 其出流 形式又分为自由出流和淹没出流。 泄洪时， 常出现大淹没度的情 况。在这种情况下，查取水力学教材 1 或水力计算手册 2 ，会 存在淹没系数与相关要素对应关系区间偏大的现象， 插值计算可 能会出现比较大的偏差。 于是， 有不少学者对大淹没度的堰闸出 流进行研究，试图探讨在这种情况下淹没系数比较准确的规律。实测时，一方面存在着水面波动引起的测量偏差； 另一方面， 对应于一定的测量水平存在着计量误差。 两者就构成了实测值与 真实值之间的整体误差。 这些都是不可能完全消除的 34 。实 际上，堰闸出流形式为淹没出

2、流时， 往往都伴随着下游大淹没度 的水跃。水跃消能极不充分，水面波动显著。分析堰闸出流实测 值的误差对淹没系数可信度的影响， 具有较大的理论价值和实际 意义。2 堰闸出流计算基本公式堰流计算基本公式为：其中：q为流量（m ；?滓s为淹没系数；？着i为侧收 缩系数；m为流量系数；b为堰的净过流宽度（m ； g为重力加 速度，通常取9.8m/s2 ； HO为堰上作用全水头（m。文章主要探讨淹没系数的可信度， 为简单计， 只考虑无侧向 收缩的情况，即侧收缩系数？着 1取 1.0 。同时，堰前行近流速 水头可以忽略，堰上作用全水头 H0 可以近似取堰上作用水头 H。闸孔出流计算基本公式为：其中：q为流

3、量（m ；?滓s为淹没系数；？滋为流量系数；b为堰的净过流宽度（m ； e为闸门开度（m ； g为重力 加速度，通常取9.8m/s2 ； HO为闸上作用全水头（m。闸孔出流计算通常不单独考虑（或忽略）侧向收缩的影响。并且，闸前行近流速水头往往都可以忽略，闸上作用全水头 HO 近似取闸上作用水头 H。3 堰闸出流淹没系数可信度评价公式 用符号“？驻”表示某一物理量的绝对误差，用符号“？啄”表示其相对误差，用符号“ R表示其可信度。并且，绝对 误差用实测值减去真实值来定义； 相对误差用绝对误差与真实值 之比来定义；可信度用实测值与真实值之比来定义。可信度为 1 时为绝对可信，越接近于 1越可信，越

4、偏离 1 越不可信。3.1 堰流淹没系数可信度评价公式 堰流流量计算基本公式实测值形式为：3.2 闸孔出流淹没系数可信度评价公式3.3 用直角三角形薄壁堰测流量时的公式简化形式 进行水力学实验时， 常见的流量测定方法有多种， 如电磁流量计、 孔板流量计和直角三角形薄壁堰等。以直角三角形薄壁堰测流为例。其最简单的流量计算公式形式为：Q=1.4Hs2.5 ( 11)其中：Hs为直角三角形薄壁堰堰上作用水头，以m计；流量 Q 单位为 m3/s。不难得出流量与堰上作用水头可信度之间的关系为：4 堰闸出流淹没系数可信度评价 堰闸出流淹没系数可信度可分别依据( 13)式和( 14)式进 行评价。上述两式右

5、端各量均为长度量的可信度。简单计，认为 其相对误差可取相同值，其绝对值表示为 |？啄 L| 。据相对误差 和可信度的定义， 不难得出两者之间的关系。 如对应于长度量 L， 关系式为：R (L) =1 + ?啄 L (15) 在实测量精度一定的情况下，为评价淹没系数最差的可信 度，( 13)式或( 14)式分母各量均取 -| ?啄 L| 的相对误差计 算可信度，分子取 |?啄 L| 的相对误差计算可信度，可得表 1。 反之亦然。通常情况下，水力学实验控制实测量相对误差小于5%，由表中数据可以看出相对于实测量相对误差5%，淹没系数的相对误差已达 22%；如严格控制实测精度至 3%，淹没系数的相对误

6、差 也有 16%。反之，如欲得到相对误差小于 10%的淹没系数值，必 须使实测量的相对误差控制在 2%以内，这应该是非常苛刻的要 求；如欲得到相对误差小于 5%的淹没系数值，必须使实测量的 相对误差控制在 1%以内，在现有的测量条件下这几乎是不可能的。在大淹没度的情况下，堰闸下游水跃的淹没度很大，水面波 动显著；同时，上下游水头差很小。实测量的相对误差难免有 8%- 10%之多。此时推算出的淹没系数相对误差已达49%- 61%所以，特定条件下研究大淹没度堰闸淹没系数， 应客观全面评价 其价值，有可能已无实际意义。5 结束语堰流和闸孔出流流量系数可信度可分别用（6）式和（ 10）式进行评价。 如若测量流量用直角三角形薄壁堰， （ 6）式和（ 1 0） 式又可分别表示成（ 1 3）式和（ 1 4）式。若近似认为各长度量的 实测值相对误差相同， 则可得淹没系数与各实测量相对误差的对 应关系如表 1 所示。 从表 1 可以看出， 实测量的相对误差对淹没 系数的