淹没效应对不同类型琴键堰泄流特性的影响

作     者：李珊珊 李国栋 姜铎 沈桂莹 Li Shanshan;Li Guodong;Jiang Duo;Shen Guiying

作者机构：西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 榆林市淤地坝建设中心榆林719000 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第9期

页      面：64-72页

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51579206) 陕西省水利厅科技计划项目(2017slkj-17) 国家自然科学基金项目(52079107) 

主　　题：水力学 流量 堰 淹没系数 无量纲水头 泄流效率 

摘      要：为了探究琴键堰在淹没出流条件下的泄流情况及对淹没效应的敏感性,该研究在矩形水槽中对四种琴键堰基本体型(A型:上下游均倒悬;B型:上游倒悬;C型:下游倒悬;D型:上下游均无倒悬)进行了物理模型试验,分析琴键堰在淹没出流条件下的流态随下游水位的变化过程,得到其上下游堰上总水头之间的关系及淹没系数,并进一步分析四种琴键堰对淹没的敏感性以及比较四种琴键堰在淹没出流条件下的泄流量和泄流效率。试验结果表明,随着下游水位的壅高,四种琴键堰堰后依次出现了淹没后的冲击射流、破碎(表面跳跃)、表面波和表面射流流态;在来流量相同的情况下,C型和D型琴键堰在淹没系数S≥0.6时,逐渐发生淹没,且其流量折减系数随淹没系数的增大而减小,而B型和A型琴键堰分别在S≥0.15和S≥0.2时提前进入淹没状态。四种不同体型琴键堰的临界淹没度(S_(m))分别为:A型0.5、B型0.3、C型0.7、D型0.65。对比看来,仅具有上游倒悬结构的B型琴键堰对淹没最为敏感,其次是具有对称倒悬结构的A型,而向下游的倒悬结构可以延缓上游的淹没;四种不同类型琴键堰的淹没泄流效率受“对淹没的敏感性和自由出流泄流效率两个方面的综合影响。研究成果可为完善琴键堰堰流理论、推动其在明渠及河道中的应用提供技术支撑。