允许流速的修正系数.docx

1、第16卷第3期重庆交通学院学报1997年9月Vol.16No.3JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGINSTITUTESep.1997口中？多允许流速的修正系数俞玉良一*（中国重庆对外建设墓公司400011）介绍计算集道不冲允许慌速修正系敷的一律方法.读法提出了计算雄正系数的公我.根据渠道的水力半役和壁面的粗系敷，可直接计算不冲允许流迎浙正系败的值，无需再采用某一范圈内估计取值的传统方法.算例表明,重方法简便易行.关问:渠道;么许械遇；箜正iU虹jt算方法0引盲在公路路基排水沟、桥涵上游和下游的引水道，以及水利渠道的设计中.为了通过拟定的流置，可采用不同大小的过流断面,则排水道

2、中将有不同的断面平均流速.如果这一诡速过大，可能冲刷栗床，使排水道遗到破坏.如果这一流速过小，又将可能导致水流挟带的泥沙淤积，降低渠道的过流能力.所谓允许流速，就是既对集床不会产生冲刷，又不会使泥沙淤积的断面平均流速.笔者仪介绍明果均勾流不冲允许流速修正系数的计算方法.1计算公式的推导不冲允许流速与渠道水流的水力半径和集道建筑材料的物理性质（如土渠中土壤的种类、级朗、密实度等）有关.对于下面论述的各参数均对应于集床被启始冲刷前夕的临界状态，做设有一底坡为&的长直集道，其均匀流水深为心，不冲最大允许流速为V】，采用谢才（Ch粉y）公式，得V】=询.式中Ri对应于均匀流水深为柘的断面水力半径；Si

3、渠道的底坡；G时应于水深为心的谢才系数，可采用巴甫洛夫斯基公式计算：0=1/几叫（2）式中n集床壁面的粗糙系数，其值由试验获得，也可查有关的水力计算手册.力指数，可由下述经验公式甘算：=2,5/-0.13-O.ZSR%n-o.i）本文收SHW-1996-12-15.命玉良.男，1951年生，工程师,tfl抨资讯wwxqvip.cum118重庆交通学院学报第16春对于上述结定的明渠均匀流，渠床壁面的临界切应力:(4)ti=RiSi式中7水流水体的容重.在同样材料建筑的长直渠道中，对于某一任意的均匀流水深为2,则渠床壁面的临界切应力：r2=涕2,2(5)式中R2对应于均匀流水深为处的断面水力半径；

4、S2对应于均匀流水深为h2的渠道底坡.对于水深为人2的均匀流.采用谢才公式,得V2=c2rY2(6)式中V2对应于水深为h2的不冲最大允许流速；0对应于水深为h2的谢才系数，可采用巴甫洛夫斯基公式计算：C2=1/nR寸(7)式中龙一指数，可采用下述经验公式计算力=2.5/-0.13-0.75Rp(nU2-0.1)(8)假役上述(1)式和(6)式中两种情况的集床壁面粗槌系数n的值是相同的，即忽略”随水深的变化.因为对于一个给定筑渠土壤的类型，其集床起冲临界状态切应力(即对应于最大允许流速渠壁单位面积所受到的切力)是相同的，而对具有临界状态切应力的不同水深的均匀流.其集底坡度是不相同的，则由(4)

5、式和(5)式.得S?/S=RjR?(9)由(1)式和(6)式,得V2/V1=(RrV2/R?*1Z2)(S2/Sl),/2(10)将(9)式代入(10)式.并整理得v2/vl=R/R=k(11)式中k参数.若均匀流水深不等于即对应的水力半径R2不等于R”则把参数人称为允许流速K的修正系数.显然，若水力半径R?等于Ri.则修正系数k=l.对于粘性土质渠道.可采用文2的方法确定当水力半径为1时的不冲允许流速，参见表h1粘性土JR渠it肖水力R=1时的不冲允忤械速一土质名林亲冲允许流速Vr(mA)岩麋土0.60-0.80中境土0.65-0.85集土0.70-1.00.粘土0.75：0.95对于(11

6、)式，若R】=lm,则无论为为何值，R*均等于1,不冲允许流速V(即Vr)可由表1确定.显然，不冲允许流速修正系数为由下式计算：(12)式中力指数，由(8)式计算.由(12)式可知，其指数咒可根据水力半径Rz和壁面粗糙系数门计算出相应具体的值.而文2仅给出了其取值范围，即对于疏松的壤土和粘土，取为=1/31/牝对于中等密实的和密实的砂壤土、壤土和粘土，取力=1/41/5.2算例例1某梯形断面排水渠道在粘土中开凿.已知粗糙系数&三0.03,渠道底宽b=34m,渠道底坡S=1/6500,集道边坡系数m=1.5.均匀水深h=1.5m,则过流断面积：A=(6+mh)h=(34+1.5X1.5)X1.5

7、=54.375m2湿周：x=b+2h(l+巩2)1/2=34+2X1.5(1+1.52)172=39.408m水力半径：R2=A/x=54.375/39.408=1.38m按(8)式计算，得力=2.5/-0.13-0.75R护3-0.1)=2.5(0.03】)-0.13-0.75(1.38】/2)(0.032-o.i)=0.23852由(12)式，得k=1.380*23852=1.07985查表1,得R=1时粘土的允许流速Vr=0.85m/s(表中的平均值)，则所求解的不冲允许流速：V2=kVR=1.07985x0.85=0.918m/s按陕西省灌溉渠系设计加范计算.指数的取值范围*=1/51

8、/3=0.20.3333,则修正系数6=1.3821.383也=1.066541.11332,对应的允许流速：V2=kVR=(1.066541.11332)xO.85=0.9060.946m/s可见，当水力半径R21m时，由(8)式和(12)式计算得到的指数*的值和修正系数k的值也均在文2取值苑围内.并且修正系数h的值大于1.例2有一梯形断面渠道，由重壤土筑成，壁面粗糙系数“=0.025,边城系数机=1.25,渠道底坡S=0.0002,渠道底宽b=1.05m,均匀流水深h=1.49m,则过流断面积A=3+mh)h(1.05+1.25X1.49)X1.49=4.3396m2湿周x=6+2h(l+

9、m2)1/z=1-05+2x1.49(1+1.252)1/2=5.8203m水力半径R2=A/x=4.3396/5.8203=0.746m按(8)式计算，得y2=2.5n1/2-0.13-0.75只扩(/2一o.i)=2.5(0.025)-0.13-0.75(0.746/)(0.025】一o.l)=0.22764按(12)式计算，得=RJ=0.746022764=0.93547查表1,得R=lm时重壤土的允许流速VR=0.85m/s(表中的平均值)，则所求的允许流速120宣庆丈通学院学报第16卷V2=kVK=0.93547x0.85=0.795m/s按文2计算，指数的取值范囤光=1/51/3=

10、0.20.3333,则修正系数k=0.74620.746占333=0.943080.90695对应的不冲允许流速V2=kVjt=(0.943080.90695)x0.85=0.8020.771m/s可见，当水力半径R1m时，由8)式和(12)式计算获得的指数力的值和修正系数A的值也均在文2取值范围内，并且修正系数A1.3结语给出了不冲允许流速修正系数的计算公式.对于粘性土质渠道而言，采用该公式计算出来的不冲允许流速修正系数的值，尽管与用文2求解出来的值相差不大，但算例表明,该公式的计算值均在文2求解值的范围内.且采用本文公式的计算值，能为路桥、水利等排水渠道设计提供确切的具体数据，避免了在某一

11、范围估计取值的随意性.由于不冲允许流速与渠道建筑材料的物理特性、水力半径、流fit大小、水流挟带泥沙情况等多种因素有关.因此对于重要的或复杂多变的渠道，还应作专门研究决定.套考文献1SubhashC.Mehrotra.PcnnisaibleVelocityCorrectionFactorsvJouraalolHydraulicEngineeruj.1983,109(2)2陕西省水利电力厅勘测设计院.陕西省凝栗系设计规范和编写说明.19653吴持恭.水力学,北京：人民被育出版社.1982PermissibleVelocityCorrectionFactorsYuYuliaug(Chongqing

12、InternatkmdConstructionCo.400011)AbstractThispaperreoommeadsamethodabouthowtocalculatethepermissiblevelocitycorrectionfactors.Thismethodbringsontheformulaofcalculatingthecorrectionfactors.Itcandirectilycalculatethevalueofpermissiblevelocitycorrectionfactorsaccordingtothehydraulicradiuserfthetrenchandth