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        凡爾閘過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算公式的推求

        2017-04-10 06:34:19李自順陳玉斌姬鳳裔
        水利技術(shù)監(jiān)督 2017年1期
        關(guān)鍵詞:凡爾圓管型式

        李自順 陳玉斌 姬鳳裔

        (云南省水文水資源局,昆明650106)

        凡爾閘過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算公式的推求

        李自順 陳玉斌 姬鳳裔

        (云南省水文水資源局,昆明650106)

        文章針對(duì)凡爾閘閘門的三種型式,采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo),得出相應(yīng)型式凡爾閘過水面積計(jì)算公式,解決實(shí)際生產(chǎn)中推求凡爾閘過水?dāng)嗝婷娣e的問題,結(jié)果表明,利用公式計(jì)算的結(jié)果精度滿足生產(chǎn)要求。

        凡爾閘;過水?dāng)嗝婷娣e;計(jì)算公式;推論

        1 問題提出

        閘門存在于眾多的水利工程中,這是實(shí)現(xiàn)水利調(diào)度管理的基礎(chǔ)。過閘流量是實(shí)施渠道流量控制的前提條件,精確計(jì)算過閘流量可以確保渠道按質(zhì)保量分配水資源,確保渠道安全合理運(yùn)行。目前已經(jīng)存在很多閘門型式計(jì)算過閘流量的方法,但對(duì)凡爾閘過閘流量的計(jì)算較少,為提高凡爾閘的過水流量計(jì)算精度,本文對(duì)不同型式的凡爾閘過閘流量的過水?dāng)嗝婷娣e進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,在精確推求過水?dāng)嗝娴幕A(chǔ)上,考慮水流平均流速,即可測算過閘流量?,F(xiàn)行的凡爾閘主要包括圓管—平板閘、圓管—圓形閘及圓管—錐形閘三種型式,文章對(duì)上述三種凡爾閘過水?dāng)嗝婀竭M(jìn)行推求,以滿足實(shí)際工作的需要。

        2 凡爾閘過水面積計(jì)算公式推論

        2.1 圓管—平板閘型式

        條件:已知OA=OB=R,CD=e。其中R為圓管半徑,e為閘門開高。具體見圖1。

        圖1 圓管—平板閘型結(jié)構(gòu)示意圖

        推求過水?dāng)嗝婷娣e:S弓形ADB推導(dǎo)過程:根據(jù)扇形和三角形面積公式得:

        即:S弓形=2(S扇形AOD-SΔAOC)

        2.2 圓管—圓形閘型式

        條件:已知圓管O半徑為r,圓形閘O′半徑為R,開高○O′=e。具體見圖2。

        圖2 圓管—圓形閘型結(jié)構(gòu)示意圖

        推求過水?dāng)嗝婷娣e:S月牙AnBm推導(dǎo)過程:

        同理,在△OAC中,可得:

        又AC是圓O及圓O′相交的公共弦

        公式邊界約束條件:0.02<e<(2 r+0.02)。

        2.3 圓管—錐形閘型式

        已知:圓管的半徑為R,錐形閘的底圓半徑亦為R,高為H,閘門開啟高度為e。具體見圖3。

        求:圓管錐形閘過水?dāng)嗝婷娣eS

        圖3 圓管—錐形閘型結(jié)構(gòu)示意圖

        (3)過水?dāng)嗝婷娣eS=S(錐AFN)側(cè)-S(錐KPN)側(cè)

        公式邊界約束條件:

        3 實(shí)際應(yīng)用

        通過上述推求公式,對(duì)邵家水庫和北坡水庫各型閘門過水?dāng)嗝婷娣e進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見下。

        3.1 圓管—平板閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        其中圓管半徑為0.30m,e為開高。計(jì)算結(jié)果見表1。

        表1 邵家水庫圓管—平板閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        3.2 圓管—圓形閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        其中閘門半徑為0.32m,圓管半徑為0.30m,e為開高。計(jì)算結(jié)果見表2。

        表2 邵家水庫圓管—圓形閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        3.3 圓管—錐形閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        其中閘門高0.52m,圓管半徑為0.30m,e為開高。計(jì)算結(jié)果見表3。

        表3 北坡水庫圓管—錐形閘過水面積計(jì)算結(jié)果

        使用上述推導(dǎo)的公式計(jì)算水庫的閘門過水?dāng)嗝婷娣e,通過人工計(jì)算校核,精度符合實(shí)際生產(chǎn)需要。

        4 結(jié)語

        通過對(duì)凡爾閘三種型式過水?dāng)嗝婷娣e公式的推求,得出凡爾閘三種型式相對(duì)應(yīng)的過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算公式。在面積計(jì)算公式的推論過程中,明確凡爾閘啟閉過程中包含的開高對(duì)閘門過水?dāng)嗝婷娣e存在直接影響的規(guī)律。解決實(shí)際生產(chǎn)中推求凡爾閘過水?dāng)嗝婷娣e的問題。并在實(shí)際工作中進(jìn)行不同開高數(shù)值的校核應(yīng)用,驗(yàn)證了推求公式的正確性。

        [1]王錦生,等.水文測驗(yàn)手冊(cè)(一、三冊(cè))[M].北京:水利電力出版社,1983.

        [2]SL 20-92.水工建筑物測流規(guī)范[S].

        [3]李自順,等.微機(jī)整編水文資料軟件使用手冊(cè)[R].2000.

        [4]張留柱,等.水文測驗(yàn)學(xué)[M].鄭州:黃河水利出版社,2003.

        [5]李煒編.水力計(jì)算手冊(cè)[M].北京:中國水利水電出版社,2007.

        [6]SL 460-2009.水文年鑒匯編刊印規(guī)范[S].

        [7]SL 537-2011.水工建筑物與堰槽測流規(guī)范[S].

        [8]SL 247-2012.水文資料整編規(guī)范[S].

        [9]于布.水力學(xué)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2012.

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        [11]朱曉燕,等.水文測驗(yàn)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:中國水利水電出版社,2013.

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        X143

        B

        1008-1305(2017)01-0124-03

        DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.038

        2016-11-09

        李自順(1964年—),男,高級(jí)工程師。

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