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臂坡对堰槽组合设施测流影响分析

2023-07-03分类号:P332.4

【作者】凌刚  廖伟  程勇  王文娥  胡笑涛  
【部门】西北农林科技大学水利与建筑工程学院  旱区农业水土工程教育部重点实验室  中国三峡建工(集团)有限公司  
【摘要】针对堰槽组合设施在遭遇洪水、水位较高时引发的坡脚掏蚀、岸坡冲刷崩塌等问题,将设施两侧堰顶设置一定坡度,形成向槽内倾斜的臂坡,使水流向设施中部集中,减少对两岸边坡的冲蚀。采用水力性能试验的方法,对3种臂坡(0,1/16和1/8)在12种流量(6~61 L/s)条件下的中垂面水深、弗汝德数沿程变化规律、臂坡对设施泄流能力的影响及流量公式进行研究。结果表明:1)3种臂坡下的堰槽组合设施水深沿程变化相似,随着臂坡的增大,中垂线上游水位壅高增大,两侧堰靠近岸坡一侧的堰上水深减小,明显减少了水流对两岸边坡的冲蚀;2)臂坡对临界流断面位置影响较小,集中出现在排淤量水槽梯形窄段的后半段;同一流量下,堰槽组合设施的流量系数随臂坡的增大而减小;同一臂坡下,堰槽组合设施的流量系数随着流量的增大而减小;3)相对水头较小时,流量系数变化明显,相对水头较大时,流量系数相对稳定,将流量系数分为变动流量系数和稳定流量系数2个区,并分别拟合出不同臂坡条件下的流量计算公式,与实测流量相比,臂坡为0、1/16和1/8时,相对误差绝对值的最大值分别为2.22%、2.37%和2.21%,平均相对误差分别为0.88%、0.95%和1.15%。此外,在流量为11和21 L/s时,臂坡的增大使得流量公式计算值的相对误差由-2.22%降至-0.44%和由2.35%降至-0.24%。综上,臂坡的存在能够减少水流对两岸边坡的冲蚀,对临界流断面的影响较小,增大臂坡还可有效提高堰槽组合设施在小流量情况下的测量精度。
【关键词】堰槽组合  臂坡  流量公式  泄流能力
【基金】国家自然科学基金重点项目(U2243235);; 陕西省水利科技计划项目(2021slkj-8)
【所属期刊栏目】中国农业大学学报
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