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《拋物線形渠道的水力特性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、第１期水利水運工程學報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］．水利水運工程學報，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，陜西西安７１００４８）摘要：通過積分和數(shù)值積分研究了ｎ次拋物線形渠道濕周的計算，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，通過實例驗證了計算式的正確性。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算方法具有通用性，計算簡單、精度高，可以應用于實際工程。
3、關鍵詞：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：ＴＶ１３３．１文獻標志碼：Ａ文章編號：１００９－６４０Ｘ（２０１５）０１－００６１－０７拋物線形渠道是一種明渠斷面形式，近年來，隨著施工技術的不斷發(fā)展，在渠道設計中已由原來單一的梯形向多元化形式變化，例如我國河北省石津灌區(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［２］在渠道水力計算中，將拋物線形渠道作為渠道的主要形式之一。目前對于拋物線渠道的水力計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［３］２于正常水深，季國文根據(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系，給出了水面寬度［４］的迭代公式，通過計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系，給出了二次拋物線形渠道水力最優(yōu)斷面的簡單計算公式，認為拋物線形渠［５］道是僅次于Ｕ形渠道的水力最優(yōu)斷面；王羿等認為二次拋物線形渠道正常水深的解析解計算較為復雜，［６］３／２給出了近似計算公式，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［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；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
5、算公式；趙延風等根據(jù)斷面特征水深及迭代公式，簡化了半立方［９］拋物線形渠道正常水深的計算。張麗偉研究了三次拋物線形渠道的正常水深，在計算中因為濕周公式無法積分，采用定積分的拋物線法近似的計算濕周，與本文采用的方法相似。［１０－１３］［１０］對于二次拋物線形渠道收縮斷面水深的計算已有多篇文獻，其中文輝等給出了解析解，其余均［１４］［１５］為迭代計算。冷暢儉等研究了三次拋物線形渠道收縮水深的計算方法；趙延風等根據(jù)通用基線增量法和簡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算公式，該公式可以計算ｎ次拋物線形渠道收縮斷面的水深。對于拋物線形渠道水躍共軛水深的計算，文獻［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［１７］給出了二次拋物線形渠道水躍共軛水深的理論計算公收稿日期：２０１４－０５－１２作者簡介：張志昌（１９５４－），男，陜西西安人，教授級高級工程師，主要從事水工水力學研究。Ｅ?ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｚｈｉｃｈａｎｇ１９５４＠１６３．ｃｏｍ６２水利水運工程學報２０１５年２月［１８］式。丁伏海等給出了ｎ＝１?５～６范圍內拋物線形渠道水躍共軛水深的通用簡化公式，適應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，但計算過程較為復雜。以上拋物線形渠道正常
7、水深的計算主要是針對二次、半立方或三次拋物線形渠道進行的，對于拋物線形渠道收縮斷面水深已有通用的計算公式，在ｎ＝１?５～６范圍內，水躍共軛水深已有簡化擬合公式。但整體來看，沒有一個完整表達拋物線形渠道濕周、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算公式，為工程設計提供方便。１拋物線形渠道正常水深的計算１?１拋物線形渠道濕周的計算拋物線形渠道如圖１所示，設拋物線
