凹型复合实用堰水力特性的试验研究

摘要

全国病险小型水库数量巨大，在同一水库多种病险同时存在，所以中小型水库的除险加固工作变得更加艰巨而复杂。在除险加固过程中应用了一种凹型复合实用堰，凹型复合实用堰作为复合堰的一种，其结构布置上不同于以往的单一堰型，在水力特性如：过流能力、过流效率、过堰水流流态以及水流过堰后对下游的影响等方面也与以往的堰型有所差别。在工程应用中，对于泄水前沿受限，但又需要提高泄流能力的无闸控制泄水建筑物来说，凹型复合实用堰无疑是一种很好的选择。这种堰型主要是针对除险加固过程中遇到的不改变原有溢洪道宽度，在原有过水建筑物基础上增加坝高来提高防洪标准，改变原有过水建筑物的堰型来改变泄流能力。 凹型复合实用堰作为一种在实际生产中出现的特殊堰型，怎样计算凹型复合实用堰的过流能力，尚无现成的经验公式可以借鉴。由于它是生产实践中遇到的问题，为了使得这种堰型能够更加广泛的应用有必要进行系统的理论研究。使设计出的堰具有更好的过流能力、过流效率，平稳的过堰流态以满足各种泄水建筑物的泄流要求。 本文首次提出了复合堰的分类标准，同时提出了凹型复合实用堰的定义。针对这种由同一种堰型复合，只是堰高在轴线上不同的凹型复合实用堰进行系统深入的理论研究。用模型试验的方法研究凹型复合实用堰的基本水力特征，通过试验观测现象和成果理论分析凹型复合实用堰过堰水流流态特征、水面线特征和流线特征。根据实测资料，分析研究了该堰型的堰前流速分布、流场特点、过流能力及其影响因素。用理论分析的方法推导了凹型复合实用堰的流量公式，并拟和出综合流量系数的计算公式。同时，本文还在上述研究成果的基础上，提出了较为实用的计算流量的流速系数法，在实际应用中可供参考。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2溢流堰的应用与研究进展

1.3溢流堰水力特性现有研究成果

1.4复合堰的分类

1.5复合堰的相关研究成果

1.6本文研究的内容

第二章模型制作与试验方案

2.1凹型复合实用堰的主要几何参数

2.2试验设备与模型设计

2.2.1试验设计

2.2.2试验设备

2.2.3模型设计

2.3试验方案及方法描述

第三章水流流态及流速分析

3.1过堰水流流态特征

3.2凹型复合实用堰过堰水流水面线特征

3.3凹型复合实用堰流速分析

3.4小结

第四章凹型复合实用堰流量公式及综合流量系数的研究

4.1影响凹型复合实用堰水力特性的因素

4.1.1堰上水头与堰高之比H/P

4.1.2相对堰高比Pla-Plb/Pla

4.2凹型复合实用堰的流量公式

4.2.1常规堰流量公式推导

4.2.2修正系数法推导流量公式

4.2.3水平分段法计算复合堰流量

4.2.4垂直分段法计算复合堰流量

4.2.5用实测水头计算流量的流速系数法

4.3凹型复合实用堰综合流量系数

4.3.1因次分析

4.3.2几种综合流量系数计算方法

4.4综合流量系数的公式拟合

4.5凹型复合实用堰过流能力分析

4.6小结

第五章复合式溢洪道的水力设计应用举例

5.1基本情况

5.2溢洪道的溢流堰型式选择

5.3凹型复合实用堰流量系数的计算

5.4水位流量关系

5.5小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文