大和水闸过闸流量分析_吴门伍(2)

根据实验结果及以上分析,对自由出流和淹没

出流的过流能力计算公式[1]进行了修正,在此基础上,提出了大和水闸过闸流量确定的方法.

由于实际流量和经验公式的计算结果存在偏差,因而,大和水闸的过闸流量计算公式,主要是对文献[1]中的计算公式进行修正:

μ0ebQ0=n

gH

(5)

54武汉大学学报(工学版)2003

图1　e=1.5m时闸前流速分布图

式中:Q0为过闸流量,m3/s;n为闸门开启孔数,对于大和水闸n=4;b为闸孔净宽,m,b=10m;μ0为流量系数,

-180(6)0.56-0.258180H

　　根据实测资料拟合得到水闸自由出流时实际过流流量的计算公式:

(7)QZ=k1Q0+k0

μ0=0.97-0.258

式中:QZ为闸孔自由出流时实际过流流量,m3/s;

k1=-0.0364e+0.2872e-0.84e+

5

4

3

由此,得到水闸淹没出流时实际过流流量的计算公

式:

δ(10)QY=C1-C0

H

式中:QY为闸孔淹没出流时实际过流流量,m3/s;

C1=1.7005e-19.957e+76.262;

2

(11)

C0=15.16e3-128.59e2-137.22e+2435;　

(12)

δ0为淹没系数,δ0=3.3　计算公式的验证

-

.

-H

(13)

1.1427e2-0.7995e+1.0713;

k0=12.837e-97.053e+262.98e-5

4

3

(8)

283.85e2+141.59e-27.043.

(9)

(b)分别是自由出流和淹没出流时实图2(a)、

测值与拟合值的验证图.

图2　实测值与拟合值验证图

　　从验证的结果看,在所提出的确定自由出流情

况下,实测值与拟合值的效果比较好,其中流量最

大误差只有2%;对于淹没出流情况,由于上下游水

(下转第78页)

78武汉大学学报(工学版)

化,1999(6):25228.

2003

荷载分项系数和可变荷载分项系数.本文建议的γG=1.3,γQ=1.5的荷载分项系数取值方案,不仅可使我国规范的安全度设置水平与国外的安全度设置水平相近,而且可使γQ/γG的比值控制在较合理的范围内.

(3)当取γG=1.3,γQ=1.5时,似可不再考虑结构的重要性系数γ0,这不仅方便了设计应用,而且与国外做法相一致,便于与国际先进规范接轨.参考文献:

[1]　陈肇元.要大幅度提高建筑结构设计的安全度[J].

[4]　李顺明,胡德　.我国建筑结构设计可靠度设定水平

的分析与改进意见[J].建筑科学,1999(5):26229.

[5]　陈雪庭.要区别对待“大幅度提高我国各种建筑结构

设计的安全度”[J].建筑科学,1999(5):32233,35.

[6]　戴国欣,夏正中,黄友明.钢结构规范安全度及相关问

题评述[J].建筑科学,1999(5):34235.

[7]　侯建国,李春霞,刘晓华,等.关于荷载分项系数的修

订建议[J].工程建设标准化,2000(5):34236.

[8]　GBJ17288,钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版

社,1989.

[9]　LoadsandResistanceFactorDesignSpecification[S].

AmericanInstituteofSteelConstructions,Chicago,1993.

[10]李进军译.英国钢结构规范BS5950第一部分:热轧

)[J].建筑钢结构进钢简支和连续结构设计介绍(Ⅰ

建筑结构,1999(1):326.

[2]　蒋莼秋.关于发展和完善结构设计安全度问题的探讨

[J].工程建设标准化,1999(3):35237.

[3]　陈基发.如何看待结构的安全度[J].工程建设标准

展,1999(1):55260.

(上接第54页)

位及水位差同时影响水闸过流能力,因此所确定的统一计算公式计算精度较差,相对误差较大,达到了20%.

4　结　语

闸孔出流虽然有一些经验公式,但是这些公式还不适合所有情形的水闸,特别是对于闸前水流结果比较紊乱时,还没有较好的解决方法.通过实验研究发现,大和水闸过流能力由于上游河道所造成的闸前回流、流向与水闸纵向轴线偏角大于0和流速分布不对称而降低,小于理论值.这偏小是系统性的.

通过模型实验可以确定大和水闸自由出流实

际过流流量与理论计算值的关系,当过闸水流为自由出流时,可以采用本文建立的自由出流计算模式计算,并且具有很高的精度,最大误差只有2%.

当过闸水流为淹没出流时,也可以采用本文建立的淹没出流计算模式进行计算.虽然偏差较大,达到20%,但是计算模型简单,基本上也能够适用于大和水闸.参考文献:

[1]　武汉水利电力学院水力学教研室1水力学下册[M].

北京:高等教育出版社,1987.

[2]　清华大学水力学教研组1水力学下册(1980年修订

版)[M].北京:人民教育出版社,1981.

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