梯形渠道岸边流速分布特性探讨
来源:用户上传
作者:
摘要：本文根据实测资料对石津灌区不同测点的岸边系数进行了理论分析，并探讨了梯形断面渠道岸边流速分布规律，建立了岸边流速分布曲线关系式，并提出了梯形断面渠道岸边流速系数的计算公式。
关键词：测线相对流速相对起点距岸边流速系数
Abstract: in this paper, according to the measured data ShiJin irrigation area of different point the shore coefficient were analyzed, and discusses the trapezoid section velocity distribution channels the rules, and set up the shore velocity distribution curve relationship, and puts forward the trapezoidal channel flow coefficient of the cross section calculation formula.
Key words: test line relative velocity relative from the shore velocity coefficients starting point
中图分类号： [TV91] 文献标识码：A文章编号：
在流量测验中，岸边流速系数的取值对测流成果的精度影响很大，尤其是人工渠道断面一般比较规则，糙率比天然河道小且均匀，水流分布也较均匀。据实测资料分析，采用《水文测验规范》的岸边流速系数通常会带来较大的误差。合理地选择岸边流速系数，对提高流量实测精度有显著的影响。
一、问题提出
石津灌区总干渠、分干渠测水点一般布置在引水渠进水口以下100～200米范围内的水流平稳渠段处，并用混凝土衬砌，衬砌段一般在10～20米长，测线布置为：坡脚处分别各设一条测线，中间设若干条，边坡上根据水面宽确定测线条数，见图1：
图1. 测流断面测线布置示意图
一般边坡三角部分的流量计算多采用坡脚垂线平均流速乘以岸边流速系数再乘以三角形面积，作为三角部分的流量。岸边流速系数取值的大小直接影响三角部分的流量的大小，因此，对岸边流速系数的率定是很重要的。表1是石津灌区某测流断面实测岸边流速系数资料。
由表1可以看出，由于测流条件不同，随机误差和人为误差不可避免，每次实测岸边流速系数偏差不等，究竟采用那一个值作为该断面的岸边流速系数呢？相差较大时取平均值是否可靠？
二、岸边流速系数分析计算
首先有二个假设条件：
1．测段水流平稳均匀；
2．渠道断面规则，糙率均匀的梯形断面。
计算时采用相对流速和相对起点距。
相对流速ρ：边坡上任意一条测线上的垂线平均流速vi与坡脚测线的垂线平均流速v0之比，即。
相对起点距λ：以边坡与水面交界处设为零点，边坡水面上任意一点距零点的距离x与坡脚测线距零点的距离B0比值，即。
由上述概念可知：零点处相对流速和相对起点距为0，即：x=0时，ρ=0，λ=0。坡脚处为1，即x=B0, ρ=1，λ=1。相对流速与相对起点距取值范围在0～1之间。
通过实测资料在米格纸上点绘散点图可以看出：相对流速与相对起点距的关系是抛物线。见图2。
y
图2.相对流速与相对起点距关系曲线
在图2中，采用曲线方程：=kn
――相对流速；
――相对起点距；
K――流速分布曲线系数；
n――流速分布曲线指数。
则：
单元流量单元面积
则：
三角部分流量为：
平均流速：
岸边流速系数：
当k=1n=1时，相对流速与相对起点距关系曲线变为直线方程：=
此时为最小值0.667。
当n=0.5时，相对流速与相对起点距关系曲线变为抛物线方程：=k1/2
对曲线方程=kn的讨论：
对于坡脚处，=1，=1，则k=1,方程变为=n,岸边流速系数变为：
但回归分析时，k值并不等于1，而是一个接近1的数，坡脚处的相对流速也是接近1 的值。主要原因是在实测过程中，由于受仪器的精度、断面不规则和人为的影响，实测流速与实际值有误差，因此k值是接近1的数，采用较为合理。
由表2可以看出，实测岸边流速系数与曲线值误差较小，满足要求。
当对某一断面实测数据足够多时，相应k,n值就可确定，则岸边流速系数不要再实测，可通过公式进行计算得到。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-1651471.htm
