开敝式溢洪道陡坡控制水深计算的简便方法

［ 中图分类号 ］１ ５． ． ６ １ ｖ １
［ 文献标识码］Ｂ
迄今 国 内外 许 多对这 一 问题 感兴 趣 。美 国 Ｎ ． ｇｍ ｌ ｓ ｆ 授 于 １ ７ ａ ａ ｔ ｅ教 Ｍａ ｅ ９ ６年 对 简 易 开 敝 式 溢 洪 道 陡坡 控 制 断 面水 深提 出 了计 算方 法 。 山 东省 水 科 所 戚 兴 训 等 在 １８＿ １８ ９ ｏ ＿ ９ ２年 对 开 敝式 溢 洪 道 陡 坡控 制 水深 又 进行 了专题 研究 ．并 提 出 了相 应
以 山东 省 临 沂 地 区相 邸 水 库 （ 中型 ） 例 ： 为 溢
洪道设平板闸门 ， 五孔 ， 单孔净 宽 ６ 墩厚 １ ｍ。 ｍ， ． ５ 墩 长 １ｍ．闸底 板 高程 ７ ． ｍ溢洪 闸设计 洪水 流 ２ ３０ ０
量 Ｑ Ｉ１８ ３ 时 ， 应 库水 位 ８． ｍ。溢洪 道 陡 ＝ ４ ｍ／ ｓ 相 １ ０ ４ 槽 为矩形 断 面 ， ３ ｍ， 宽 ６ 坡度 ｉＯ ５ 闸后无 平 台 。 ＝． ， ０
制水 深 。
其次 本 文计算 方法
由 ２式 计 算 的堰 顶水 深 与 实 测 堰顶 水 深 较 接
近． 然后 据堰 顶水 深推求 堰 后 收缩水 深 。
。－ －
０３ ５ 啷 ． ｑ ４
（） ３
堰 上 实测 水深 与 流量 ， 后 收缩 水深 与流 量 ， 堰
经相 关分 析关 系数 分别 为 ０９ ．８和 ０９ 。 ． ６
的计 算方 法 。 但此计 算 方法较 为繁琐 。 我们 在计 算 中引用 了 山东 省 水科 所 的部 分 资料 ．先 后对 十座
溢 洪道 的 试验 结果 进 行整 理 分 析 ．总 结 出 了简 便
圈 １
的计 算方 法 ． 二者 接近 。 表 １ 应 用此 计算 方法 设 见 。
计 的溢洪 道侧 墙 比以往 的设计更 接 近 于实 际 。
（２Ｏ ３ｑ ） Ｐ＋ ． １ ６
值 根 据 九个 工 程 经 验 ， － ． Ｏ８取 均 值 ， ￣－ ７ ． ０一
山东 省水 科所 的计算 方法举 例 。
济南 市 卧龙 山水 库 （ 型 ） 洪 道设 闸 ， ， 大 溢 ５孔 每孔 净宽 １ｍ。 ４ 闸墩 长 ２ｍ， 厚 ２ ５ 墩 ｍ。溢洪 闸 中建 有 ＷＥ Ｓ低 堰 ， 下 游 堰 高均 为 ３ 堰 面设 计水 头 上 ｍ，
相 接 近 的情 况 ．我 们 认 为可 用下 式 来计 算 堰 顶控
制水 深 。
ｈｋ Ｏ３ ｇ ＇＝ ．８ 啷 （） ２
源自文库＝ ． ８ — — ０２ — ４ 百 ＝ ．４ — — — 卫 — 西 百 Ｏ２ ８
。
＋２ Ｐ）
代人 上式 ， 即得 （ ） 。 ４式 ｈ ｏ３ — — Ｌ 丽 ＝ ．３
二 元低 堰 溢洪 道 是 在 简 易开 敝式 溢 洪 道 上 加
表 １
一
１ ８—
吉林 水 利
开 敝式 溢洪 道 陡坡控 制水 深计 算 的简便 方 法
（ １３ Ｐ＝ Ｈａ １ ） ＝ ５
周 雪玲等
２１ ０ ２年 １月
以堰 坎而 成 ．而堰 闸 溢洪 道 是二 元低 堰 及 平 底堰 闸溢 洪道 的复合 形 式 ．因此 堰 与 闸同 时影 响 溢洪 道 陡坡 控 制水 深 （ 闸溢 洪道 陡 坡控 制水 深 以 ｈ． 堰 。 表示 ） 。二 元 低 堰 溢 洪道 陡坡 控 制 水 深 （ 以 表
＋ ．５ ＝ ．５ ０９ ３ ０９ ３
ｇ ＝
＝
＝１ ５３ ２ ．
示 ）即受 简 易式 开 敝 式溢 洪 道 陡坡 控制 水 深 的影 。 响 。又受 低堰 的制 约 ， 水流 状态 复杂 。而低 堰 的高
低 界 限 是一 个 复 杂 而 又 困难 的问题 ， 纯用 Ｐ（ 单 １ 上
第 １ （ 期 总第 ３６期 ） ５
【 文章墒号】１０ － ８６（ １） １ ０ １ － ３ ０ ９ ２ ４ ２ ２ ０ －０ ７ ０ ０ － －
吉 林
水
利
２１ ０ ２年 １ 月
开敝式溢洪道陡坡控制水深计算的简便方法
周雪玲 高文红 ．
（． １吉林省 水利 水 电勘 测设 计研 究 院 ， 吉林 ２士林雀 通榆 县 向海 水库 管理 处 ， ． 吉林 长春 通榆 １０ １ ； ３ ０ ２ １７ １ ） ３ ２ ５
能 力 ， 堰 与闸对 陡 坡控 制水 深 的复合 作 用 ， 日 而 在 ０ 小 到 一定 的时候 堰 起 着 主要 作用 ． 因此 当堰 起 支 配作用时。 应按 二元 低 堰 方 法确 定 陡坡 控 制水 深 ， 当 闸起作 用 是应 按 平 底 闸计 算方 法 来确 定 陡 坡 控
所 以 ： ０ ６ ｑ ＝ １ ９ ｈ｜ ９ ０ ７ ． ７ ｍ １． ６ ＝ ． ３ Ｉ ４ ６ ０ ５
用本 文 （一 １式计 算 ２ ）
ｈ 。 Ｏ４ １ ｑｍＳ ｌ ． ５ ．０ ２ ￣ ＝ Ｏ３ ８ ＝
游堰高） 设计水头） ， 来判 定 低 堰 的范 围 ， 然 是 显 不 够 妥 当 的 。划 分 高 低堰 界 限 的 主要标 准 是 泄 流
平 底 闸溢 洪 道具 有结 构 简单 ， 工 方便 。 施 造价
低 等优 点 。 因而 被设计 部 门广泛采 用 。
墩 相对 长度
为 闸墩 长 ， 为 闸前水 头 ） 闸 凰 及
墩相 对前 移距 离等 。 由于诸 多 因素 的影 响 ．致 使 水 流 特性 较 简 易 开 敝式溢 洪道 显得 复杂得 多 。为此 。 我们 把 它从 下
深 。 认 为 二 者 相 差 不 多 。我 们 在 试 验 中发 现 ， 制 断面 上 的 水 深 ， 际上 远 小 于 临界 水 深 ， 大误 差 可 迭 ２ ％以 但 控 实 最 Ｏ
上 ． 就 使 工程 造 成很 大 的浪 费。 这
［ 键 词 ］ 敞 式 溢 洪道 ； 关 开 陡坡 水 面 线 ； 算 计
日０ ｈｋｈ 对 ／ｋ的影 响 ， 可视 为不大 。
Ｎｂ
２当陡坡 如在一定范 围内变化时 ， ） 对 肌 的 影响不大 （ 山东省 １５ ７ 座大 中型水库溢洪道控制
一 Ⅳ ＋Ⅳ ｌ ６ （一
【 收稿 日期 】２ １ － ９ １ ０ １－ － ４ ０
【 作者简介 】 ｔ￣（ ９ ４ ）女 ， 周 ｒ １ ｇ－ ， 毕业于大连理工 大学水利机 电工程 专业 学士。 － 助工 。 从事水工模 型试验与研究工作
＝ ．４ Ｊ ｏ２ ８ ｑｒ ，ｏ
对 于实用 断面 堰 ｍ＝ ． 。则 Ｏ４ ５
６ ・ ３ｇ
又 因为
所 以得 出
’
＋２ Ｐ
制 水深 的计 算 时 。 根据 山东省 的资料 ， 控 制 作用 起 的水 面线 的计 算 结 果 与简 易 开 敝式 溢洪 道 水 面线
式 中 ：２ Ｐ 为下 游算 起 的堰 高 。
的 １ｍ， 顶 高 程 １ １ Ｏ 陡 槽 为矩 形 断 面 ， 度 ５ 堰 ２ ． ｍ， Ｏ 坡 为 ０Ｏ 。溢 洪道 保坝 流量 Ｑ ４ ７ ｍ ／， ．１ ＝ ７ ０ ａ 相应 的库水 ｓ 位 １ ７５ ｍ。水工 模型 试验 长度 比尺 Ｌ＝ Ｏ ， ３． ０ ｒ Ｉ ０ 实测 －
（） ４
・ ． ．
３闸墩不前 移 。 ） ４陡 坡横 向收 缩时 ｈ。 大 的影 响 。 ） 无
根 据上 述 四个 考 虑条件 ． 认 为 ｈ 只 与单 宽 可 ，
Ｋ＝ ． １ （ 计洪 水１ ｒ１ ２ ５￣ ０ ＝ ． ９校 核洪水 ） １ ２（ ０
流量 ｇ有关 （ 参见 图 ２ ， 整理 出如下 关 系式 （ ） ）可 １
。
一
１ ７—
吉 林水 利
开 敝式 溢洪 道 陡坡控 制水 深计 算的 简便 方法
周 雪玲等 ２ １ ０ ２年 １月
断面后 一级 陡坡 多在 Ｏ０ —Ｏ０ ． ５ ．２之 间 ） 。
ｅ ０， １ ￣－．３ － Ｋ ． － ０ ３ ０， ０
／－ ．５ Ｉ ＝ ． １ ３ ￣－ ０ Ｌ Ｈｏ Ｉ６、 ． － ｏ ４
［ 摘要 ］ 在进行 水库 溢洪道陡坡 水面线的计 算时， 必须首先确定陡坡起始断面水深 ， 称这 个水深 为控制水深 。无论
是 无 堰 闸的 开 敝 式 。 有 低 堰 、 底 闹 ， 把 这 个 水 深 视 为 缓 变 流 的 临 界 水 深 。 有 人 虽认 为此 水 深 不 等 于 临界 水 还 平 都
（ ＋． １ ） Ｐ ｏ ３ｑ ２ ６ 用 ３式计 算 所 得收 缩水 深 与控 制 断 面水 深 较
为接 近 （ 高 Ｐ ＝ — ３ 。式 （ ） 坎 ２ １ ｍ） ４ 中可见 ｈ。 ｇ的 与 变 化及 Ｐ 有 关 ， ２ 还与过 坝 的损失 系数 有 关 。
用 （） 计算 ｈ。 为方 便 ， ２ ３式 较 用 ＿４式 计 算 。
二 元 低 堰 上 游 堰 高 等 于下 游 堰 高 Ｐ 且 为 ２
零时 。 即为 简易 开敝 式溢 洪道 。对 于低 堰溢 洪道 一
其 收缩水 深还 可 由下述 步骤 推算 ：
。
般 Ｐ＝ ｌ 二 元 低 堰 ，１ Ｐ慨 、２ ２Ｐ。对 Ｐ／ １ Ｐ、 都 是影 ． 、 等
响二元低 堰 的 因素 。 对 山东省 水 科所 研 究 的 的范 围 内变 动 时 ， 幻与 的关 系 问题 ， 我们 做 了分 析 ， Ｐ， 一定 ， 在 ０ｏ －００ 当 １ ｉ ．５ ．２ 。 在做 带堰 闸溢 洪道 陡坡 控
１ 简易开敝式溢洪道 陡坡控制水 深的计算
以给定的陡坡 ｉ 流量 ｑ 计算 出 值 ， ２ ， ， 由图 １
查 得 ｈＣ￣ ＇ｈ，然后 算得 ｈ，即为所 求 陡坡 控制 水 深
（ ） 。
圈 ２
式 中 ： 为 闸孔 数 ； 单孔净 宽 ； Ⅳ ｂ为 ｄ为墩 厚 。 闸
２ 平底 闸溢洪道控制水深 的计算
上述与计算结果 比较 ， 二者较接近 。 且我们的 计 算 方 法 简便 。并 将该 式 对 杨水 等 ８个 水 库 溢 洪
由 （ １ ）可见 本 文 计 算 结果 的相 对 误 差 与 表 ． ， ２
量 Ｑ ９８ ３ 时 ， ＝ １ｍ） ｓ 相应库水位 ８． ｍ， ０ ５ 校核洪水 流 道 进行 计算 。 ５
述几 个方 面进行 了简 化 。
１ ）对 于长 闸型 （ ≥１ ． ） 占较 大 时 ，， ５时 当 ￡
平 底 闸溢 洪 道 陡 坡水 深 受诸 多 因素 影 响 ： 其 中有单 宽 流量 ｇ 下 游坡 度 如 糙 率 ， 闸墩 几 何 缩 、 、 ｌ 、 率 （ 面 ）。 平 ８
～
即 ｔＫＩ ｔ ＝ 、 、 Ｋ
＝ 丽ｌ／ ＋ ９ ３ ０．７ 丽Ｏ － ． ￣ ０ ５ － ８ Ｏ
．
３ 堰 闸溢 洪 陡 坡 控 制 水 深 的 计 算
３１ 控 制断面 处 为急流 时 ， 制水 深的计 算 ． 控
８
＿
－ －
１
… 。
３５７
．
＋ ［ ０．３ １２７ ８］ （ ３４— ７ ． ） ２ ６
山东计算的相对误差接近。本文用（ ） １式计算 比以 往 计 算误 差 多数 都 小 １％以上 ， ０ 因此 式 （） 在 平 １用 底 闸陡坡控制水深的计算是较为合宜的。
设计、 校核洪水 ＬＨ＝ ． １ ３ １ ９ 故可按长 ／ｏＩ ＞ ． ＞ ． 。 ６ ４ １ 闸型计算陡坡控制水深 ：
＾‘０ ０ 佩 ． １ － ４ （） １
因此 得 出 ：
ｈｋ１ ２ ５ ０８ ｘ ．０ － ．９ ｍ（ 计洪 水 ） ＇ ． １￣ ．７ ０１４ ００ ２ 设 ＝０ ｈＩ１ ２ ｘ ．７ ０１７ ０１ ５ 校核 洪 水 ） ． ９ ０８ ｘ ．１＝ ． ｍ（ ＝０ ０
能充分 反 映 出坎 高 的影响 。 ３２ 控 制断 面为缓 流 时控制 水 深的计 算 ．
溢 洪 道 保 坝洪 水 陡坡 控 制水 深 ９２ （ 型 ９ ｍ 。 ． 原 ｍ ． ） ２