临界底坡变化规律及相应均匀流流态判别-长江科学院.PDF

　 第３０卷第６期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．６　　 　　２０１３年 ６月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｊｕｎ．２０ １３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０６．０１１ ２０１３，３０（０６）：４７－５１ 临界底坡变化规律及相应均匀流流态判别 林　峰，王克忠，欧阳明 （浙江工业大学 建筑工程学院，杭州　３１００１４） 摘要：临界底坡在均匀流中可以用作判别水流流态，临界底坡随流量的变化规律随着断面形式的变化而有所不同。 针对３种不同的断面形式，从理论上推导出它们的最小临界底坡公式。分析结果显示：矩形、圆形和Ｕ形３种不同 ２ ２ ２ ｎ ｎ ｎ 的过水断面均存在最小临界底坡，ｉ 分别为２６．１３ ，２２．３３５ 和２２．３３５ 。比较实际流量与临界底坡为 Ｋｍｉｎ １／３ １／３ １／３ ｂ ｄ （２ｒ） 实际底坡时对应的流量，可以方便地判别不同流量情况下的水流流态，比目前通过分别计算临界水深和正常水深 从而判别水流流态的方法要简便实用。 关　键　词：临界底坡；明流均匀流；流态；变化规律；断面 中图分类号：ＴＶ１３３　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０６－００４７－０５ 　　正常水深、临界水深和临界底坡在水力学相关知 流的条件，另一方面又要满足均匀流的基本方程，根 ［１－２］ 识体系中均是比较重要的概念 。国内外众多的 据这两方面的条件可以求得临界底坡的一般计算公 研究者就不同的断面形式下的正常水深、临界水深等 式［１－２］ 均进行过诸多的探讨和计算［３－１５］，所得到的成果也 ｇＡ ｇ χ ｉ＝ Ｋ ＝ Ｋ 　。 （１） Ｋ ２ ２ 在各个领域得到了较为广泛的应用。但有关临界底 αＣＲＢ αＣＢ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ 坡随流量的变化规律的研究和文献却较为少 式中：ｉ为临界底坡； 为动能修正系数，取１．０；ｇ Ｋ α 见［１６－１８］。 ３ 为重力加速度，取９．８ｍ／ｓ；Ａ，Ｃ，Ｒ，Ｂ， 分别 χ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ Ｋ 在现实生活与生产实践中，圆形过水断面因具有 为发生临界流时的过水面积、谢才系数、水力