青岛市老排水涵管德式蛋形断面的水力学分析

摘要

以青岛市老排水涵管的实物为基础,通过断面尺寸的测量、曲线拟合和几何学分析计算,给出了该断面是由底部、左右两侧和顶部半径比为0.5∶3.0∶3.0∶1.0四段圆弧相切组成的设计复原图及其参数关系;以德式蛋形断面的最大宽度和圆心角为自变量参数,全面给出了各水力要素的理论计算公式。系统比较了德式蛋形与等效圆形断面的水力学特性,结果表明等效圆形比德式蛋形断面多占地约20%;在小充满度条件下,德式蛋形断面比圆形断面的流速大,水力学条件更加优越;在圆形断面设计充满度为0.75时对应的自由水面以上净空高度相等的条件下,德式蛋形断面的充满度约为0.80,其过水流量大于满管流量相等的等效圆形断面的过水流量。以量纲一的数提出的德式蛋形断面在不满管流与满管流时流速比和流量比的理论计算公式及曲线图,适用于各种规格的断面尺寸、管材粗糙系数和涵管底坡,简单、快捷、方便、实用,为该断面的水力设计提供了理论依据。