直角折线堰不同堰体长度变化下的过流能力及拟合分析

为探究自由出流条件下,直角折线堰各部分堰体长度变化时的过流能力,通过FLOW-3D软件建立直角折线堰数学模型,采用RNG k-ε湍流模型与TruVOF自由液面追踪方法,对侧堰长度、位置改变的9组直角折线堰进行数值模拟计算,进而分析相同堰顶水头条件下的前堰、侧堰、后堰过流能力变化规律.结果表明:随着侧堰长度的增加,侧堰过流能力逐渐增大,但增幅减小;前堰、后堰过流能力均有所下降,但后堰降幅更大;侧堰过流能力随着侧堰位置的改变(前堰长度增加、后堰长度减小)呈现先增加后减小的变化趋势;而前堰、后堰过流能力则与其自身长度呈非线性正相关关系.在此基础上,拟合出堰顶相对水头变化下的溢流前缘不同堰体长度流量计算公式,并给出直角折线堰侧堰位于0.45倍河道宽度时过流能力最大、侧堰长度达1.30倍河道宽度时过流能力增幅趋于平缓的结论.

基于BP神经网络的直角折线堰过流能力预测

为验证BP神经网络模型在预测直角折线堰过流能力方面的适用性,利用量化共轭梯度算法,选取114组水工试验数据为训练样本、21组水工试验数据为预测样本,将直角折线堰前堰长度(a)、侧堰长度(b)及堰顶水头(H)作为输入层神经元,流量Q作为输出层神经元,建立3-10-1的拓扑结构直角折线堰过流能力预测模型。结果表明,基于BP神经网络的模型预测值与试验值的最大误差仅为1.76%,相关系数达0.9997。基于验证后的预测模型,给出了直角折线堰的流量系数表,可为工程设计提供参考。