扩散型梯形断面跃后共轭水深的解析计算研究

黄 朝 煊(浙江省水利水电勘测设计院，杭州 310002)

0 引 言

随着国家对农田水利发展的重视以及“五水共治”的提出，水闸消能计算显得尤为重要。针对现有水闸消能计算公式只适用于矩形翼墙断面，而实际工程设计中也有采用梯形翼墙断面情况，如文献[1]中舟山市六横小郭巨围垦工程挡潮排涝闸，由于外海潮位不停变化，通常矩形闸门内外水压波动，闸门周边橡皮止水水封不密实，渗漏很严重，因此，设计单位创新性的提出了梯形闸门，该型闸门水密性很好，可完全解决挡潮排涝闸的渗漏问题。基于此，本文对扩散型梯形断面水跃计算进行了深入研究。

《水闸设计规范》[2]对水闸消能计算的研究仅针对矩形断面的，对于工程实际中的梯形翼墙断面消能计算，往往采用矩形断面进行面积等效转换，该近似等效法误差较大，影响工程实际消能防冲安全。黄朝煊[3]对矩形断面消力池池深极值进行了无量纲化数学推导，得出了矩形断面消力池池深极值的直接计算公式。王贺瑶等[4]对考虑底挑离心力时的收缩水深计算进行了深入研究，并给出了直接解析计算式。李蕊等[5]、刘玲等[6]、张志昌等[7]分别给出了棱柱体梯形断面跃后共轭水深计算得迭代算法，计算较复杂；刘计良等[8]给出了近似拟合算式，但局部计算区间误差较大。文献[9]、[10]采用智能算法对消能进行了研究，但无法寻找本质共性特征。

王正中等[11]、黄朝煊[12,13]对梯形断面临界水深、收缩水深等特征水深进行了深入研究，为扩散型梯形断面共轭水深的计算提高了基础。……