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《對閘孔出流下游消力池長度計算的探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、對閘孔出流下游消力池長度計算的探討摘要：本文對閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍和閘孔淹沒出流產(chǎn)生的水躍相應的消力池長度計算公式分別進行闡述，并對其在工程設計中的應用進行探討。關鍵詞：水閘，消力池，長度，計算中圖分類號：TV66文獻標識碼：A文章編號：1問題的提出底流消能是水閘工程中主要消能方式之一。如果下游水深不影響閘孔出流，則為閘孔自由出流（見圖1），閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍有遠驅(qū)式水躍、臨界水躍、淹沒水躍三種形式；如果下游水位影響了閘孔出流，稱為閘孔淹沒出流（見2），閘孔淹沒出流只產(chǎn)生淹沒水躍一種形式。在工程設計中，閘孔淹沒出流
2、產(chǎn)生的水躍往往和閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍在公式運用上相混淆。本文對閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍和閘孔淹沒出流產(chǎn)生的水躍相應的消力池長度計算公式分別進行闡述，并對其在工程設計中的應用進行探討。2計算公式分析2.1閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍工況下消力池長度計算公式分析根據(jù)《水閘設計規(guī)范》(SL265-2001)附錄B，采用以下公式進行消力池長度計算[1]:he'3-TOhe'2+aq2/(2g*2)X(bl/b2)0.25二0(1)hc〃=he'/2{[l+8aq2/(ghc3)]0.5-1}(2)Lj二6.9X(he〃-he')(3)
3、Lsj=Ls+3Lj(4)式中：he'收縮水深，m;he"躍后水深，m;a__水流動能修正系數(shù)，可采用1.0?1.05;q過閘單寬流量，m3/(s.m)；g——重力加速度，可采用9.81(m/s2)；bl消力池首端寬度，m;b2消力池末端寬度，m;H0含行近流速水頭在內(nèi)的堰上水頭，m;TO__由消力池底板頂面算起的總勢能，m;少流速系數(shù)，一般采用0.95;Lj水躍長度，m;Ls消力池斜坡段水平投影長度，m;3__水躍長度校正系數(shù)，可采用0.7?0.8;Lsj消力池長度；經(jīng)對上述公式分析可知其適用范圍如下：1）、上述公式是
4、基于閘孔自由出流推導而來的，該公式適用于閘孔自由出流產(chǎn)生的三種水躍形式消力池長度的計算；該公式中并未出現(xiàn)和下游水深相關的參數(shù)，即與下游水深無關，這也印證該公式是在自由出流產(chǎn)生水躍的基礎上推導而來。2）、水流通過閘孔后，因慣性產(chǎn)生垂向收縮，在距離閘門（0.5?l）e處出現(xiàn)第一次收縮水深為he;當消力池有一定深度時，因消力池底板低于間孔底板，水流將會在消力池底板上出現(xiàn)第二次收縮水深he'。該公式適用于水流在消力池底板上出現(xiàn)的收縮水深he'（即第二次收縮水深）計算。3）、閘孔淹沒出流工況時套用上述公式計算得出的水躍要比間孔自由
5、出流計算得出的水躍長，這個結(jié)果顯然是錯誤的。根據(jù)單寬能量公式計算[2]:E=yXAHXq（Y為水的重度，AH為上下游水位差，q為單寬流量），當閘孔淹沒出流工況時，上下游水位差AH小，因單寬能量和上下游水位差成正比，也就是說上下游水位差AH小，單寬能量就小，相應的水躍就短。這說明上述公式不適用于鬧孔淹沒出流工況下消力池長度的計算。經(jīng)上述分析，規(guī)范推薦的消力池長度計算公式應用僅適用于閘孔自由出流產(chǎn)生的水躍計算工況，不適用于閘孔淹沒出流產(chǎn)生的水躍計算工況。2.2閘孔淹沒出流產(chǎn)生的水躍工況下消力池長度計算公式分析水流通過閘孔后，
6、因慣性產(chǎn)生垂向收縮，在距離閘門（0.5?1）e處出現(xiàn)第一次收縮水深he;在淹沒出流中，由于受下游水深淹沒的影響，消力池深度為0m（d=Om）,水流在消力池底板上不會出現(xiàn)第二次收縮水深，因此，閘孔淹沒出流中的收縮水深按第一次收縮水深he計算，公式如下[3]:hc=￡'Xe(5)e'——垂直收縮系數(shù)，e閘門開度。淹沒出流的躍后水深he〃、水躍長度Lj采用自由出流公式（2）、（3）計算；由于收縮水深發(fā)生在閘底板上（見2），因此，消力池長度Lsj采用如下公式計算：Lsj=3Lj（6）閘孔被淹沒后，收縮斷面的實際水深增大為h，且h
7、>hc，故實際水頭減少為（TO-h），因而，閘孔淹沒出流流量小于自由出流的流量。但h位于旋滾區(qū)不易測量，故實際計算時，將閘孔自由出流量乘上一個淹沒系數(shù)，淹沒出流流量計算公式如下[4]:Qs=osybe（2gH0）0.5（7）u一一閘孔自由出流流量系數(shù)，u=0.6-0.176e/H；os淹沒系數(shù)，與潛流比（ht-he〃）/（H_he〃）有關;e閘門開度，m;g重力加速度，可采用9.81(m/s2)；b閘孔寬度，m;HO含行近流速水頭在內(nèi)的堰上水頭，m;躍后從公式(6)可知，淹沒出流流量和下游水深ht、水深he〃有關，適用范
8、圍：0.1
