臺階式溢洪道消能效果顯著、能大大減小下游消力池的尺寸、節(jié)省工程量和投資,但其水流規(guī)律復雜。本文對比研究了臺階式溢洪道和同體型的光滑溢洪道,并引入臺階式溢洪道相對流速、相對弗勞德數、相對消能率等3個相對水力參數。通過模型試驗,分析了臺階式溢洪道流速、弗勞德數、消能率等常規(guī)水力參數及3個相對水力參數沿程變化規(guī)律、相對臨界水深及溢洪道坡度對常規(guī)及相對水力參數的影響。分析結果表明:臺階式溢洪道常規(guī)水力參數沿程呈復雜的曲線變化規(guī)律,相對臨界水深及坡度對常規(guī)水力參數的影響亦較為復雜,不便應用;臺階式溢洪道相對水力參數沿程表現(xiàn)出良好的線性相關關系,相關系數平均值為0.9887～0.9944;相對水力參數均隨相對臨界水深的增大而減小,隨溢洪道坡度的增大而增大。通過對臺階式溢洪道相對水力參數沿程線性規(guī)律的定量分析,并結合光滑溢洪道成熟的水力計算理論,可為臺階式溢洪道復雜水力特性計算提供新方法。

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圖1臺階式溢洪道及相對應的光滑溢洪道示意

則圖1中臺階式溢洪道1"-1"斷面的相對流速、相對弗勞德數及相對消能率可以分別寫為：臺階式溢洪道的水深采用測針多次測量取平均值，斷面平均流速采用實測單寬流量除以斷面平均水深求得，進一步計算可得臺階式溢洪道斷面弗勞德數及消能率。

圖2流速沿程變化規(guī)律

由圖2(a)—(c）可以得出，臺階式溢洪道階頂過流斷面平均流速隨相對臨界水深的增大而增大。為分析坡度對臺階式溢洪道流速的影響，首先選取試驗一（θ=26.6°，d=1.0m,q=35.72m2/s）和試驗三（θ=38.7°，d=1.0m,q=35.72m2/s）中的兩組數據....

圖3弗勞德數沿程變化規(guī)律

綜上，臺階式溢洪道消能率沿程逐漸增大，且遞增梯度也沿程逐漸增大；消能率隨相對臨界水深的增大而減小，隨坡度的增大而增大。圖4消能率沿程變化規(guī)律

圖4消能率沿程變化規(guī)律

圖3弗勞德數沿程變化規(guī)律4.2臺階式溢洪道相對水力特性規(guī)律

本文編號：3919505