明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法.pdfVIP

第 33卷 第 1期 长 江 科 学 院 院 报 V01．33 No．1 2016年 1月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Jan．2 0 1 6 明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法 张志昌 ，赵 莹 ，王学斌 (1．西安理工大学水利水电学院，西安 710048；2．中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 工程实验检测分院，西安 710000；3．中国水电建设集团 第十五工程局有限公司，西安 710065) 摘 要：为研究明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法 ，依据前人对梯形断面消力池水跃共轭水深、梯形 断面量水堰 (槛)的研究成果 ，采用能量方程研究梯形断面挖深式消力池、消力坎式消力池和综合式消力池深度和 坎高的计算方法。给出了梯形断面消力池池深、尾坎高度的计算公式 ，通过算例说明了计算过程。提出的消力池 深度、坎高的计算公式可以作为梯形断面消力池设计的参考。 关键词：明渠；梯形断面；消力池；池深 ；尾坎高度；水力计算 中图分类号：TV135．2 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2016)01—0048—06 共轭水深小的优点，对梯形断面水跃消力池做进一步 的研究；文献[12]认为，在设计消力池时，应优先考虑 1 问题的提出 矩形断面，若需采用扩散式或梯形断面消力池，应保 明渠梯形断面是明渠最常用的断面形式之一。 证池 内不发生侧向回流，对消力池深度或尾坎高度需 梯形断面消力池的设计主要为水跃共轭水深、水跃 经水工模型试验确定；文献 [13]认为，在设计挖深式 长度和消力池深度或尾坎高度的计算。梯形断面形 消力池时，梯形断面消力池深度的计算方法与矩形断 状比较复杂，水跃共轭水深的计算需求解一元四次 面消力池深度的计算方法相同，对于消力坎高度和综 或一元五次方程 ，计算 比较繁琐 。近年来许多学者 合式消力池，没有给出计算方法；文献 [14]对梯形断 对水跃共轭水深的计算做了研究，文献 [1—2]通过 面消力池进行过模型试验，认为在梯形断面消力池的 求解一元四次方程，给出了水跃共轭水深显式精确 适当位置设置实体坎，梯形消力池比矩形消力池有更 解；文献[3]根据水跃函数曲线的性质和几何意义， 大的安全系数，但实体坎的位置、高度需通过水工模 提出了梯形明渠水跃共轭水深的简化计算公式；文 型试验确定。 献[4]通过引人单位水面宽度的概念，提出了梯形 由以上研究可以看出，目前对梯形断面消力池的 明渠水跃共轭水深的直接计算公式；文献 [5]从梯 研究主要集中在消力池水跃的共轭水深方面，对消力 形明渠水跃共轭水深方程 出发，给出了最简单的水 池池深、消力坎的高度研究甚少。梯形断面是明渠最 跃共轭水深 的迭代公式。 重要的断面形式之一 ，消力池深度和尾坎高度的研究 对矩形断面消力池深度、尾坎高度的计算 已有比 对工程设计具有重要意义 ，所以本文在总结前人对梯 较成熟的研究成果 J，但对于梯形断面消力池的池 形断面明渠水跃共轭水深、梯形断面量水堰(槛)研究 深和尾坎高度的计算成果甚少。梯形断面消力池的 的基础上，根据能量方程寻求梯形断面消力池深度和 跃后水深较小，消能率较高。文献[9]比较了矩形、梯 尾坎高度的计算方法，为工程设计提供基础研究。 形和三角形断面水跃的消能率，认为梯形断面消力池 的消能率大于矩形断面；文献[10]通过模型试验