一种沿程均匀入流矩形渠道水面曲线计算方法

近年来线性排水沟、道路边沟等有沿程入流的排水渠道得到越来越广泛的应用,但尚缺乏关于其水力特性的计算方法。根据圣维南方程,推导出有沿程均匀入流的明渠非均匀流水面曲线微分方程,并采用有限差分法得出特定条件下的水面曲线数值解。通过将数值解与实验水面曲线进行对比发现,两者曲线吻合性较好,进一步拟合提出了有沿程入流渠道的过流能力计算公式,以期为类似排水沟渠的设计计算提供参考。     

均匀入流沟渠的流量与沿程水深变化规律

近年来,在城市建设过程中,广场、公园、城市道路等区域大量采用线性排水沟或缝隙排水,有沿程入流的沟渠为非均匀流,因此,在上述排水方式中普遍采用的谢才公式计算方法会产生较大误差。针对上述问题,采用物理模型方法,研究了沿程均匀入流对明渠恒定流水面曲线的影响,提出了不同坡度、渠底宽度和壁面粗糙度条件下的水面曲线,并与谢才公式计算结果进行了比较。结果表明:在各实验工况条件下有沿程入流时,沟渠内水面曲线均沿程增加,与谢才公式计算结果有明显差异,并进一步拟合出流量-水深的计算关系公式。上述研究成果对研究和优化道路边沟、线性排水等沿程均匀入流沟渠的水力断面设计计算具有重要意义。