复式明渠均匀流动水力特性的研究.pdfVIP

．248． 中国水利学会第三届青年科技论坛论文集 复式明渠均匀流动水力特性研究 赵根生1 曹志先2余明辉2汪鹏1 (1．长江科学院河流研究所武汉430010； 2。武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室 武汉430072) 【摘要】复式明渠均匀流动是复式明渠水流运动的最基本形式之上。本文以表示均匀流动的指标——正常 水深研究为出发点，对比分析了国内外研究复式明渠均匀流动的方法，选择了传统的断面斜分割方法、Ack． 断面综合糙率的新方法，来计算复式明渠均匀流动。并将以上四种计算模式的计算结果与英国FCF大尺度 试验资料进行对比分析。 【关键词】复式明渠均匀流水力特性正常水深 1前言 复式明渠均匀流动是复式断面明槽流动中最简单的流动形式(见图1)，而由于过流断 面的不规则性和阻力系数分布的非均匀性，在计算复式明渠均匀流动的水力要素时仍存在 一定的困难。复式明渠均匀流动的研究是复式明渠各种水力要素研究的基础，对于推动复 式明渠水力学问题研究的进展有着重大影响，同时对解决一定的工程问题有着很强的指导 作用。 迄今为止，许多研究者(Poseyl967； et Cungea1．1980；Kninghtl984；Worm— leationl990；Aekersl993；Lambertand My— and ersl998；ShionoKnightl991；Knight et et 1999；Myersa1．1999；Shionoa1．1999； eta1．2002；Vaneta1．2005) Carling Prooijen 已经意识到传统的方法不能准确地估算复 圈1复式断面示意图 式断面河道漫滩水流的输水能力，亦即不能 正确地计算复式断面河道的正常水深。因而，很多学者提出采用动量传递理论、动量输运理 论和综合因素分析的方法来计算出复式断面的漫滩水流的过流能力和正常水深，进而研究 复式明渠均匀流动水力特性。 ． 本文以曹志先等(2006)对复式明渠非恒定流的研究思想为基础，构造水深平均流速沿 河宽方向分布的近似方法，通过数值积分研究复式断面的输水特性，进而得出复式明渠均匀 流动的水力特性，与现有计算复式明渠均匀流动正常水深比较精确的模式河槽协同度方法 三、水力学、防洪与泥沙 ·249· Channel F(、F(F100dFacility)典型试验的实测数据进行精度分析。 2复式明渠均匀流动水力计算模式 2．1断面分割法 断面分割法假定复式断面滩槽之间存在剪切应力为零的应力线。本文采用断面倾斜分 割的方法，如图2所示。直线12将复式断面划分为三部分，然后对三部分分别使用曼宁公 式进行计算。 j U=三r考Sf童 (1) 。 以 式中：“为流速；挖为糙率；r为水力半径；ss 为能坡。 2．2河槽协同度方法 Ackers(1993)分析影响顺直复式断面河道 过流能力的所有影响因素，根据河槽协同度的 图2复式断面倾斜分割示意图 概念(00H)提出了河槽协同度方法，即COH。 得COH的表达式为： N厂下广———1r——一 ∑A√∑A／∑(仍) COH=生L≯-l—』旦一