[發(fā)明專利]一種二分之五次方拋物線形明渠及其水力最優(yōu)斷面

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610907451.2
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN107958095B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓延成
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E02B5/00;E02B13/00;G06F111/04
• 代理公司: 濟南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發(fā)明公開了一種二分之五次方拋物線形明渠，該明渠的渠道斷面形狀為二分之五次方拋物線形，開口向上，二分之五次方拋物線形渠道斷面的曲線表達式為形狀系數(shù)h為水深，B為水面寬度，該渠道過水?dāng)嗝娴拿娣e該渠道的濕周該明渠水力最優(yōu)斷面的最優(yōu)寬深比形狀系數(shù)為正常水深臨界水深過流面積A＝1.4916h²，濕周P＝3.09633h。本發(fā)明不僅能夠提高拋物線形斷面的水力學(xué)特性，而且能夠提高輸水能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輸水渠道，具體地說是一種二分之五次方拋物線形明渠及其水力最優(yōu)斷面，屬于灌區(qū)輸水渠道規(guī)劃設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渠道輸水?dāng)嗝鎸η肋^流能力、水深、建造成本等均有很大的影響。常見的渠道輸水?dāng)嗝鏋樘菪巍⒕匦螖嗝妗ｋS著渠道建造工藝的改進，大型襯砌機器的應(yīng)用，曲線形斷面的建造約來越容易，也越來越受到歡迎。例如巴基斯坦的High Level渠，西班牙的Genil-Cabra渠等[1]均采用了平方拋物線形斷面。學(xué)者們普遍認(rèn)為曲線型斷面有這些優(yōu)點[2-4]:曲線形渠道斷面沒有或拐角點少，應(yīng)力集中點少，因而由應(yīng)力集中可能產(chǎn)生的裂縫少，滲漏量少；自然形成的河道或非襯砌渠道更多呈現(xiàn)曲線型斷面的形狀；曲線形渠道斷面從渠底到渠堤邊坡是漸變的，因而穩(wěn)定性更好；曲線形渠道具有更好的水力學(xué)特性。

目前公開的拋物線形渠道斷面主要有平方拋物線形斷面和半立方拋物線形斷面。學(xué)者們對常規(guī)的拋物線形斷面已經(jīng)進行了大量的研究，不僅研究了平方拋物線形渠道的水力最優(yōu)斷面[2,5]、經(jīng)濟斷面[6]，也研究了具有拋物線形底和三角形邊坡的復(fù)合斷面[7]，平底的平方拋物線形斷面[3,4]，以及平底的半立方拋物線形斷面[8]等。

圖1為平方拋物線形渠道斷面(y＝ax²)(a為形狀系數(shù)，y為縱坐標(biāo)，x為橫坐標(biāo))，圖2為半立方拋物線形渠道斷面(y＝ax^3/2)斷面。然而，在寬度和深度相同的情況下，平方拋物線形和半立方拋物線形斷面的底部較尖，仍然會影響過流能力。而三次拋物線形斷面邊坡太陡，容易造成渠道邊坡滑坡，施工難度較大，適用于地質(zhì)條件很好的情況。

參考文獻

[1]Anwar A A and de Vries T T.Hydraulically efficient power-lawchannels[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering,2003,129(1):18-26.

[2]Mironenko A P,Willardson L S,and Jenab S A J.Parabolic canaldesign and analysis[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering,1984,110(2):241–246.

[3]Das J A.Optimal design of channel having horizontal bottom andparabolic sides[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering,2007；133(2):192–197.

[4]Easa S M.Improved channel cross section with two-segment parabolicsides and horizontal bottom[J].Journal of Irrigation and DrainageEngineering,2009,135(3):357-365.

[5]Loganathan G V.Optimal Design of Parabolic Canals[J].Journal ofIrrigation and Drainage Engineering,1991,117(5):716-735