允許流速的修正系數(shù).docx

1、第16卷第3期重慶交通學(xué)院學(xué)報1997年9月Vol.16No.3JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGINSTITUTESep.1997口中？多允許流速的修正系數(shù)俞玉良一*（中國重慶對外建設(shè)墓公司400011）介紹計算集道不沖允許慌速修正系敷的一律方法.讀法提出了計算雄正系數(shù)的公我.根據(jù)渠道的水力半役和壁面的粗系敷，可直接計算不沖允許流迎浙正系敗的值，無需再采用某一范圈內(nèi)估計取值的傳統(tǒng)方法.算例表明,重方法簡便易行.關(guān)問:渠道;么許械遇；箜正iU虹jt算方法0引盲在公路路基排水溝、橋涵上游和下游的引水道，以及水利渠道的設(shè)計中.為了通過擬定的流置，可采用不同大小的過流斷面,則排水道

2、中將有不同的斷面平均流速.如果這一詭速過大，可能沖刷栗床，使排水道遺到破壞.如果這一流速過小，又將可能導(dǎo)致水流挾帶的泥沙淤積，降低渠道的過流能力.所謂允許流速，就是既對集床不會產(chǎn)生沖刷，又不會使泥沙淤積的斷面平均流速.筆者儀介紹明果均勾流不沖允許流速修正系數(shù)的計算方法.1計算公式的推導(dǎo)不沖允許流速與渠道水流的水力半徑和集道建筑材料的物理性質(zhì)（如土渠中土壤的種類、級朗、密實度等）有關(guān).對于下面論述的各參數(shù)均對應(yīng)于集床被啟始沖刷前夕的臨界狀態(tài)，做設(shè)有一底坡為&的長直集道，其均勻流水深為心，不沖最大允許流速為V】，采用謝才（Ch粉y）公式，得V】=詢.式中Ri對應(yīng)于均勻流水深為柘的斷面水力半徑；Si

3、渠道的底坡；G時應(yīng)于水深為心的謝才系數(shù)，可采用巴甫洛夫斯基公式計算：0=1/幾叫（2）式中n集床壁面的粗糙系數(shù)，其值由試驗獲得，也可查有關(guān)的水力計算手冊.力指數(shù)，可由下述經(jīng)驗公式甘算：=2,5/-0.13-O.ZSR%n-o.i）本文收SHW-1996-12-15.命玉良.男，1951年生，工程師,tfl抨資訊wwxqvip.cum118重慶交通學(xué)院學(xué)報第16春對于上述結(jié)定的明渠均勻流，渠床壁面的臨界切應(yīng)力:(4)ti=RiSi式中7水流水體的容重.在同樣材料建筑的長直渠道中，對于某一任意的均勻流水深為2,則渠床壁面的臨界切應(yīng)力：r2=涕2,2(5)式中R2對應(yīng)于均勻流水深為處的斷面水力半徑；

4、S2對應(yīng)于均勻流水深為h2的渠道底坡.對于水深為人2的均勻流.采用謝才公式,得V2=c2rY2(6)式中V2對應(yīng)于水深為h2的不沖最大允許流速；0對應(yīng)于水深為h2的謝才系數(shù)，可采用巴甫洛夫斯基公式計算：C2=1/nR寸(7)式中龍一指數(shù)，可采用下述經(jīng)驗公式計算力=2.5/-0.13-0.75Rp(nU2-0.1)(8)假役上述(1)式和(6)式中兩種情況的集床壁面粗槌系數(shù)n的值是相同的，即忽略”隨水深的變化.因為對于一個給定筑渠土壤的類型，其集床起沖臨界狀態(tài)切應(yīng)力(即對應(yīng)于最大允許流速渠壁單位面積所受到的切力)是相同的，而對具有臨界狀態(tài)切應(yīng)力的不同水深的均勻流.其集底坡度是不相同的，則由(4)

5、式和(5)式.得S?/S=RjR?(9)由(1)式和(6)式,得V2/V1=(RrV2/R?*1Z2)(S2/Sl),/2(10)將(9)式代入(10)式.并整理得v2/vl=R/R=k(11)式中k參數(shù).若均勻流水深不等于即對應(yīng)的水力半徑R2不等于R”則把參數(shù)人稱為允許流速K的修正系數(shù).顯然，若水力半徑R?等于Ri.則修正系數(shù)k=l.對于粘性土質(zhì)渠道.可采用文2的方法確定當(dāng)水力半徑為1時的不沖允許流速，參見表h1粘性土JR渠it肖水力R=1時的不沖允忤械速一土質(zhì)名林親沖允許流速Vr(mA)巖麋土0.60-0.80中境土0.65-0.85集土0.70-1.00.粘土0.75：0.95對于(11

6、)式，若R】=lm,則無論為為何值，R*均等于1,不沖允許流速V(即Vr)可由表1確定.顯然，不沖允許流速修正系數(shù)為由下式計算：(12)式中力指數(shù)，由(8)式計算.由(12)式可知，其指數(shù)咒可根據(jù)水力半徑Rz和壁面粗糙系數(shù)門計算出相應(yīng)具體的值.而文2僅給出了其取值范圍，即對于疏松的壤土和粘土，取為=1/31/牝?qū)τ谥械让軐嵉暮兔軐嵉纳叭劳?、壤土和粘土，取?1/41/5.2算例例1某梯形斷面排水渠道在粘土中開鑿.已知粗糙系數(shù)&三0.03,渠道底寬b=34m,渠道底坡S=1/6500,集道邊坡系數(shù)m=1.5.均勻水深h=1.5m,則過流斷面積：A=(6+mh)h=(34+1.5X1.5)X1.5

7、=54.375m2濕周：x=b+2h(l+鞏2)1/2=34+2X1.5(1+1.52)172=39.408m水力半徑：R2=A/x=54.375/39.408=1.38m按(8)式計算，得力=2.5/-0.13-0.75R護(hù)3-0.1)=2.5(0.03】)-0.13-0.75(1.38】/2)(0.032-o.i)=0.23852由(12)式，得k=1.380*23852=1.07985查表1,得R=1時粘土的允許流速Vr=0.85m/s(表中的平均值)，則所求解的不沖允許流速：V2=kVR=1.07985x0.85=0.918m/s按陜西省灌溉渠系設(shè)計加范計算.指數(shù)的取值范圍*=1/51

8、/3=0.20.3333,則修正系數(shù)6=1.3821.383也=1.066541.11332,對應(yīng)的允許流速：V2=kVR=(1.066541.11332)xO.85=0.9060.946m/s可見，當(dāng)水力半徑R21m時，由(8)式和(12)式計算得到的指數(shù)*的值和修正系數(shù)k的值也均在文2取值苑圍內(nèi).并且修正系數(shù)h的值大于1.例2有一梯形斷面渠道，由重壤土筑成，壁面粗糙系數(shù)“=0.025,邊城系數(shù)機(jī)=1.25,渠道底坡S=0.0002,渠道底寬b=1.05m,均勻流水深h=1.49m,則過流斷面積A=3+mh)h(1.05+1.25X1.49)X1.49=4.3396m2濕周x=6+2h(l+

9、m2)1/z=1-05+2x1.49(1+1.252)1/2=5.8203m水力半徑R2=A/x=4.3396/5.8203=0.746m按(8)式計算，得y2=2.5n1/2-0.13-0.75只擴(kuò)(/2一o.i)=2.5(0.025)-0.13-0.75(0.746/)(0.025】一o.l)=0.22764按(12)式計算，得=RJ=0.746022764=0.93547查表1,得R=lm時重壤土的允許流速VR=0.85m/s(表中的平均值)，則所求的允許流速120宣慶丈通學(xué)院學(xué)報第16卷V2=kVK=0.93547x0.85=0.795m/s按文2計算，指數(shù)的取值范囤光=1/51/3=

10、0.20.3333,則修正系數(shù)k=0.74620.746占333=0.943080.90695對應(yīng)的不沖允許流速V2=kVjt=(0.943080.90695)x0.85=0.8020.771m/s可見，當(dāng)水力半徑R1m時，由8)式和(12)式計算獲得的指數(shù)力的值和修正系數(shù)A的值也均在文2取值范圍內(nèi)，并且修正系數(shù)A1.3結(jié)語給出了不沖允許流速修正系數(shù)的計算公式.對于粘性土質(zhì)渠道而言，采用該公式計算出來的不沖允許流速修正系數(shù)的值，盡管與用文2求解出來的值相差不大，但算例表明,該公式的計算值均在文2求解值的范圍內(nèi).且采用本文公式的計算值，能為路橋、水利等排水渠道設(shè)計提供確切的具體數(shù)據(jù)，避免了在某一

11、范圍估計取值的隨意性.由于不沖允許流速與渠道建筑材料的物理特性、水力半徑、流fit大小、水流挾帶泥沙情況等多種因素有關(guān).因此對于重要的或復(fù)雜多變的渠道，還應(yīng)作專門研究決定.套考文獻(xiàn)1SubhashC.Mehrotra.PcnnisaibleVelocityCorrectionFactorsvJouraalolHydraulicEngineeruj.1983,109(2)2陜西省水利電力廳勘測設(shè)計院.陜西省凝栗系設(shè)計規(guī)范和編寫說明.19653吳持恭.水力學(xué),北京：人民被育出版社.1982PermissibleVelocityCorrectionFactorsYuYuliaug(Chongqing

12、InternatkmdConstructionCo.400011)AbstractThispaperreoommeadsamethodabouthowtocalculatethepermissiblevelocitycorrectionfactors.Thismethodbringsontheformulaofcalculatingthecorrectionfactors.Itcandirectilycalculatethevalueofpermissiblevelocitycorrectionfactorsaccordingtothehydraulicradiuserfthetrenchandth