考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。

尾矿库明渠排洪系统调洪演算方法

在尾矿库闭库治理、截洪型新建尾矿库工程中,明渠作为排洪系统应用较为广泛。排洪系统是尾矿库的重要构筑物,直接关系到尾矿库工程的经济与安全。目前,明渠应用存在的问题:设计流量直接按洪峰流量计算,造成明渠设计断面偏大;明渠缓流状态时未考虑淹没系数对流量的影响,存在防洪安全隐患;明渠急流状态未设置过渡段,致使断面设计偏大。针对以上问题,利用临界底坡将明渠进口的流态分为自由出流、淹没出流,给出了矩形断面进口自由出流状态下的临界水深、临界流速、临界底坡的计算公式;根据明渠进口的流态,分别给出了明渠缓流、急流泄流关系的计算步骤;根据区域洪水过程线、调蓄库容曲线及泄流关系曲线,进行了尾矿库调洪验算。

凸底明渠流速分布试验研究

通过对三角形和梯形凸底存在下明渠中垂线处流速分布的试验研究和理论分析,建立了流速抛物线型垂向分布公式,发现抛物线待定系数和凸底迎水坡度存在线性关系;随着凸底迎水坡度的增加,无量纲最大流速的位置逐渐下降,最低甚至达到0.41,偏离水面较远;最大流速随流量增加而增大,而最大流速与断面平均流速之比接近为常数。本文公式计算的流速分布与水槽试验资料颇为一致,表明公式能较好地反映凸底明渠中垂线处的流速分布特点,且流速越小,公式精度越高。