顺坡折坡水跃方程的评述与改进

推导顺坡水跃方程的两种基本假定，实质上都是水跃区水面线直线化的处理。在这样假定基础上，本文近似地视折坡水跃为tgθ的顺坡水跃，得到了试验资料[2]的验证。     

B型和D型折坡水跃的水力计算

折坡水跃的水力计算是设计折坡水跃消力池时经常遇到的问题。为了得到计算Ｂ型和Ｄ型水跃第二共轭水深的简便有效的计算关系式，应用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ９７和ＶｉｓｕａｌＣ＾＋＋５．０等软件，对坡度从０．０５到０．３：１的Ｂ型和Ｄ型水跃试验数据进行了分析和研究。     

扩散水跃共轭水深的计算和分析

扩散水跃由于水流的扩散使得跃后水深小于普通二元水跃的其轭水深.其水力计算的要点在于确定侧墙反力的计算模式,而侧墙反力的计算又取决于水跃表面轮廓的形态.早期的一些计算方法多假定水跃轮廓为简单的几何图形(如矩形、梯形以及折线形等),或者完全忽略侧墙反力,以简化计算,其结果为计算的跃后水深不是过分偏小就是过分偏大,有的甚至大于二元水跃的跃后水深,从而导致错误的结果.本文根据试验研究,以1/2次抛物线为水跃轮廓,求出了侧墙反力的表达式,并应用动量原理导出了矩形扩散水跃的理论公式.最后,以试验数据为准对各家公式作了对比分析,得出了相应的结论.     

水跃值对计算渗透系数的影响

该文在总结抽水试验水跃值产生原因的基础上，建议采用阿勃拉莫夫经验公式计算水跃值，提出了在工程实践中可行的3种消减水跃值的方法，并通过工程实例的应用验证，表明未考虑水跃值计算的渗透系数误差较大，偏于不安全。     

渐扩式水跃跃后水深的计算

分析渐扩式水跃局部阻力系数随一般二元水跃局部阻力系数变化的规律,利用能量方程推导渐扩式水跃跃后水深的计算公式,得出了渐扩式水跃新的计算方法和跃后水深新公式,通过实际工程和已有公式对其正确性进行了验证。分析认为,在工程应用范围内(扩散角θ9°),渐扩式水跃局部阻力系数与二元水跃局部阻力系数呈对数关系;提出的共轭水深新公式能满足工程运用要求,并且计算的跃后水深随着跃前断面弗劳德数的增大与已有公式计算的跃后水深值的偏离程度逐渐减小。     

水平矩形扩散水跃跃长的研究

水平矩形扩散水跃跃长是设计扩散消力池的一个重要参数,但由于扩散水跃比较复杂,所以矩形扩散水跃跃长的计算迄今无理论公式可循,工程界仍采用实验公式,目前水平矩形扩散水跃跃长的实验公式较多,各家对水跃长度的定义不同,跃后断面的不稳定性,以及由模型和原型间比尺效应引起水跃跃长的差别,这     

折坡扩散型消力池的水跃特性试验研究

折坡扩散型消力池在中小型水利工程中经常采用,消能效果良好,能较好地适应地形变化。但由于其边界条件的复杂性,对其水跃特性的研究较少。通过水工模型试验,对不同工况下折坡扩散型消力池的水跃流态、跃长、跃后水深等水跃特征进行了研究。分析对比了在相同来流条件下,平底等宽型、折坡等宽型、折坡扩散型消力池的跃后共轭水深。结果表明,相同来流条件下,相较于等宽型消力池,折坡扩散型消力池因其单宽流量较小,可以更好地适应下游水深,且所需消力池深度更小。     

R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算

通过能量方程研究R型突扩水跃局部水头损失系数,完善水跃跃后水深计算的理论方法,为消力池跃后水深的计算提供新的思路。通过建立消力池出口扩散断面和跃后断面的能量方程,分析R型突扩水跃局部水头损失系数和水跃水深比的变化规律。结果发现:R型水跃相对局部水头损失系数是突然扩散断面弗劳德数和消力池突扩比的函数;相对局部水头损失系数既服从线性分布,又服从乘幂分布;水跃水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。提出了局部水头损失系数和水跃水深比的计算公式,并分别对其进行了验证。     

反坡正弦波形底板上F型水跃水力特性的试验研究

试验研究了3个相对粗糙度（0.51、0.86、1.34)和6个坡度（?0.02、?0.03、?0.04、?0.05、?0.07、?0.10）对反坡正弦波形底板上F型水跃水力特性的影响。在弗劳德数从5到11的范围内,总共进行了57次试验。试验结果表明:与经典水跃和光滑底板上的F型水跃相比,反坡正弦波形底板能有效减小漩滚长度和共轭水深比,粗糙底板有利于稳定F型水跃。剖面速度分布对相对粗糙度比反坡坡度更敏感,坡度和相对粗糙度影响速度剖面的相似性和边界层厚度的发展。在距离F型水跃起始点40%漩滚长度附近,剖面速度分布最不均匀;在1.2倍的漩滚长度后,剖面动量修正系数基本上都接近1.0。反坡正弦波形底板的综合剪切应力系数是水平光滑床的10~16倍,这表明反坡正弦波形底板在短距离消能方面非常有效。     

不同跃首位置的B型水跃特性

本文研究了B型水跃跃首位置（相应于槽坡突变处）对其特性的影响，提出了控制B型水跃水力函数的新公式，对1：3、1：4、1：5三种边坡作了研究并实测了水滚长度和尾水深度。实验数据分析表明：引入考虑沿斜坡水跃跃首相对位置影响的新参数是必要的，导出的公式适用于行近佛汝德数为2．4～7．4的水流。     

泄水陡坡后消力池的水跃特性数值模拟

水跃消能是水利工程中经常采用的消能形式,国内外许多学者对水跃进行了大量的研究。在工程实践中发现,泄水陡坡后消力池内水跃的水力特征值与规范方法计算得到的值有较大差异。通过对不同坡度的陡坡后消力池内水跃特性进行数值模拟,结合室内模型试验,分析了陡坡消力池内陡坡坡度与水跃长度的关系,并对比了数值模拟所得的水跃长度值与经验公式及模型试验结果。研究结果表明,数值模拟结果与实测值相对误差较小,经验公式的计算结果误差较大。因此,在今后实际工程设计中,可通过数值模拟的方法对陡坡后消力池长度进行初设。     

顺坡渐扩矩形明渠水跃计算公式

顺坡渐扩矩形明渠常被用在排水工程中作为排水口与河道的连接段。由于河道水位变化，水跃将发生在连接段。本文从动量守恒原理出发推导了顺坡渐扩矩形明渠水跃方程，在假定水跃水质点作二维运动和水跃段内质点垂向加速度近似为常量的基础上推导了水跃长度近似计算公式。并与扩散角为9°、水平坡度角为6°特定条件的模型试验结果进行了对比，结果吻合良好，可供类似工程参考。     

陡坡后消力池内水跃的数值模拟

利用三维RNG k-ε紊流模型和体积率(VOF)跟踪自由水面的方法,对4种不同工况、相同坡角的陡坡后消力池内的水跃特性进行了数值模拟,并与模型试验结果进行了对比.结果表明,不同工况下消力池内水面线特征、流速和水跃长度与模型试验吻合较好,陡坡后消力池内淹没水跃长度大于自由临界水跃长度.同时,数值计算与试验结果均表明,陡坡后消力池内水跃长度不能按照平底矩形水跃长度计算公式进行计算,必须考虑淹没度的影响,从而有效避免陡坡后消力池设计中的不足.     

改进的突然对称扩散水跃方程

泄水建筑物下游的消能防冲是水利工程设计的重要问题。突然对称扩散水跃是消能的一种基本形式。为了研究突然对称扩散水跃共轭水深的水力特性,根据动量原理建立了突然对称扩散水跃共轭水深方程。发现突然对称扩散水跃始端扩散断面的回流平均水深ｈ３可以表示为跃前断面水深ｈ１和跃后断面水深ｈ２的函数,即ｈ３＝ｈ１＋αｈ２。根据大量实验资料,给出了系数α随着突扩比β变化的函数关系式。本文建议的方程能够很好的与实验吻合一致。在已有的计算方法中,本文方程与实验结果的平均误差和最大误差最小。因此,本文方程可以应用到实际问题的水力计算。     

尼尔基水利枢纽工程溢洪道布置

尼尔基水利枢纽工程岸坡式溢洪道采用了先进的双差动扩散式底流消能形式,解决了低水头、大泄量、低弗汝德数水工建筑物的消能难题,并经水工模型试验验证,布置合理,消能效果良好。     

波状床面消力池水跃特性试验分析

研究波状床面水跃共轭水深和水跃长度对于波状床面消力池的设计极为重要。根据已有文献关于波状床面消力池水跃特性的试验资料,分析波状床面消力池共轭水深、水跃旋滚长度、水跃长度和水跃区消能率随跃前断面弗劳德数、壁面粗糙高度、跃前断面和跃后断面水深的变化规律。给出了波状床面水跃跃后水深的半理论公式和水跃旋滚长度、水跃长度的拟合公式,并对其进行验证,水跃共轭水深的平均误差分别为4.5%和3.3%,水跃旋滚长度和水跃长度的平均误差分别为7.4%和5.9%。研究表明,水跃跃后水深和水跃长度不仅是跃前断面弗劳德数的函数,还是壁面粗糙高度的函数;波状床面消力池水跃区消能率远大于一般混凝土壁面消能率,在相同弗劳德数情况下水跃区消能率随着壁面粗糙高度的增加而增加。     

纳吉滩水电站消能方式的试验研究

纳吉滩水利枢纽的泄水建筑物由 5个溢流表孔和 1个冲砂孔组成 ,最大泄流量为 92 3 0m3 /s ,底流消能。纳吉滩水电站底流消能的主要问题是小流量时消力池内水深不足 ,呈远驱水跃 ,消能效果极差。水工模型试验进行了多方案探索 ,从水工水力学的角度来看 ,二道坝方案为优。     

某拦河闸底流消能工消能防冲试验研究

通过物理模型试验,对某拦河闸底流消能工进行消能防冲试验,测试和分析不同开度下的水闸运行流态、流速分布及上下游水流衔接状况,研究成果可供工程设计参考。     

圆形断面水跃共轭水深的迭代计算方法

基于圆形过水断面的几何特点与棱柱体水平明渠的水跃方程,推导出圆形断面的水跃方程。通过数学变换,得到了圆形断面水跃共轭水深计算公式。针对具体算例,采用图解法与迭代计算相结合的办法对圆形断面的共轭水深进行了求解。算例表明,该计算方法简单、结果精确,便于推广应用。