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《拋物線形渠道的水力特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、第１期水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)Ｎｏ．１２０１５年２月ＨＹＤＲＯ?ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦｅｂ．２０１５ＤＯＩ：１０．１６１９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６４０Ｘ．２０１５．０１．００９張志昌，賈斌，李若冰，等．拋物線形渠道的水力特性［Ｊ］．水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，２０１５（１）：６１－６７．（ＺＨＡＮＧＺｈｉ?ｃｈａｎｇ，ＪＩＡＢｉｎ，ＬＩＲｕｏ?ｂｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐａｒａｂｏｌｉｃｃｈａｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏ?ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５（１）：６１－６７．）拋物線形渠道的水力特性
2、張志昌，賈斌，李若冰，楊歡（西安理工大學(xué)，陜西西安７１００４８）摘要：通過(guò)積分和數(shù)值積分研究了ｎ次拋物線形渠道濕周的計(jì)算，根據(jù)明渠均勻流理論研究了ｎ次拋物線形渠道的正常水深；根據(jù)明渠臨界水深和水躍共軛水深的理論，研究了ｎ次拋物線形渠道的臨界水深、弗勞德數(shù)以及水躍共軛水深的計(jì)算方法。給出了ｎ次拋物線形渠道濕周、正常水深、臨界水深、弗勞德數(shù)和水躍共軛水深的通用計(jì)算式，給出了水躍共軛水深的迭代式，證明了迭代式的收斂性，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了計(jì)算式的正確性。本研究提出的ｎ次拋物線形渠道的正常水深、臨界水深、弗勞德數(shù)和水躍共軛水深的計(jì)算方法具有通用性，計(jì)算簡(jiǎn)單、精度高，可以應(yīng)用于實(shí)際工程。
3、關(guān)鍵詞：ｎ次拋物線形渠道；正常水深；臨界水深；弗勞德數(shù)；共軛水深；水力特性中圖分類號(hào)：ＴＶ１３３．１文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１００９－６４０Ｘ（２０１５）０１－００６１－０７拋物線形渠道是一種明渠斷面形式，近年來(lái)，隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展，在渠道設(shè)計(jì)中已由原來(lái)單一的梯形向多元化形式變化，例如我國(guó)河北省石津灌區(qū)的分干、支、斗渠等中小型渠道改造工程已采用拋物線形［１］渠道。文獻(xiàn)［２］在渠道水力計(jì)算中，將拋物線形渠道作為渠道的主要形式之一。目前對(duì)于拋物線渠道的水力計(jì)算主要集中在渠道的正常水深、收縮斷面水深和水躍共軛水深方面。對(duì)［３］２于正常水深，季國(guó)文根據(jù)拋物線方程ｙ＝ａｘ推求了
4、二次拋物線形渠道正常水深流量關(guān)系，給出了水面寬度［４］的迭代公式，通過(guò)計(jì)算水面寬度求取二次拋物線形渠道的正常水深；張志昌等用解析法得到了二次拋物線形渠道正常水深與流量的關(guān)系，給出了二次拋物線形渠道水力最優(yōu)斷面的簡(jiǎn)單計(jì)算公式，認(rèn)為拋物線形渠［５］道是僅次于Ｕ形渠道的水力最優(yōu)斷面；王羿等認(rèn)為二次拋物線形渠道正常水深的解析解計(jì)算較為復(fù)雜，［６］３／２給出了近似計(jì)算公式，誤差約為０?５％。魏文禮等研究了ｙ＝ａｘ半立方拋物線形渠道的水力最優(yōu)斷面，認(rèn)［７］為半立方拋物線形渠道的水力最優(yōu)斷面和Ｕ形渠道幾乎相當(dāng)；文輝等根據(jù)恒等變形及優(yōu)化擬合，得到了［８］半立方拋物線形渠道正常水深的近似計(jì)
5、算公式；趙延風(fēng)等根據(jù)斷面特征水深及迭代公式，簡(jiǎn)化了半立方［９］拋物線形渠道正常水深的計(jì)算。張麗偉研究了三次拋物線形渠道的正常水深，在計(jì)算中因?yàn)闈裰芄綗o(wú)法積分，采用定積分的拋物線法近似的計(jì)算濕周，與本文采用的方法相似。［１０－１３］［１０］對(duì)于二次拋物線形渠道收縮斷面水深的計(jì)算已有多篇文獻(xiàn)，其中文輝等給出了解析解，其余均［１４］［１５］為迭代計(jì)算。冷暢儉等研究了三次拋物線形渠道收縮水深的計(jì)算方法；趙延風(fēng)等根據(jù)通用基線增量法和簡(jiǎn)化基線增量法給出了拋物線形渠道收縮斷面水深的通用計(jì)算公式，該公式可以計(jì)算ｎ次拋物線形渠道收縮斷面的水深。對(duì)于拋物線形渠道水躍共軛水深的計(jì)算，文獻(xiàn)［１
6、６］給出了二次拋物線形渠道水躍的第一共軛水深和第二共軛水深的圖解法，但圖解法精度較差；文獻(xiàn)［１７］給出了二次拋物線形渠道水躍共軛水深的理論計(jì)算公收稿日期：２０１４－０５－１２作者簡(jiǎn)介：張志昌（１９５４－），男，陜西西安人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事水工水力學(xué)研究。Ｅ?ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｚｈｉｃｈａｎｇ１９５４＠１６３．ｃｏｍ６２水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)２０１５年２月［１８］式。丁伏海等給出了ｎ＝１?５～６范圍內(nèi)拋物線形渠道水躍共軛水深的通用簡(jiǎn)化公式，適應(yīng)條件為躍前水深與臨界水深的比值為０?１～０?７，躍后水深與臨界水深的比值大于１?４７，但計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜。以上拋物線形渠道正常
7、水深的計(jì)算主要是針對(duì)二次、半立方或三次拋物線形渠道進(jìn)行的，對(duì)于拋物線形渠道收縮斷面水深已有通用的計(jì)算公式，在ｎ＝１?５～６范圍內(nèi)，水躍共軛水深已有簡(jiǎn)化擬合公式。但整體來(lái)看，沒(méi)有一個(gè)完整表達(dá)拋物線形渠道濕周、正常水深、臨界水深、弗勞德數(shù)和水躍共軛水深的系統(tǒng)計(jì)算方法，由于拋物線形渠道斷面隨指數(shù)變化較大，但方程形式不變，為了便于應(yīng)用，本文主要研究ｎ次拋物線形渠道的濕周、正常水深、臨界水深、弗勞德數(shù)和水躍共軛水深的通用計(jì)算公式，為工程設(shè)計(jì)提供方便。１拋物線形渠道正常水深的計(jì)算１?１拋物線形渠道濕周的計(jì)算拋物線形渠道如圖１所示，設(shè)拋物線
