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泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究

余凯文 韩昌海 韩康

余凯文,韩昌海,韩康. 泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究[J]. 水利水运工程学报,2020(2):58-65 doi:  10.12170/20190109002
引用本文: 余凯文,韩昌海,韩康. 泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究[J]. 水利水运工程学报,2020(2):58-65 doi:  10.12170/20190109002
(YU Kaiwen, HAN Changhai, HAN Kang. A study of similarity scale classification for flood discharge-induced atomized rainfall model[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(2): 58-65. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190109002
Citation: (YU Kaiwen, HAN Changhai, HAN Kang. A study of similarity scale classification for flood discharge-induced atomized rainfall model[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(2): 58-65. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190109002

泄洪雾化降雨模型相似比尺分类研究

doi: 10.12170/20190109002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401704);国家自然科学基金资助项目(U1765202);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金资助项目(Y11806)
详细信息
    作者简介:

    余凯文(1992—),女,湖北黄石人,硕士研究生,主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail:2837074532@qq.com

    通讯作者:

    韩昌海(E-mail:chhan@nhri.cn

  • 中图分类号: TV131.61

A study of similarity scale classification for flood discharge-induced atomized rainfall model

  • 摘要: 物理模型试验是研究泄洪雾化问题的主要方法,但泄洪雾化模型具有明显的缩尺效应。为了提高模型雨强换算精度,减小雾化模型缩尺效应的影响,基于安康、乌江渡、二滩、白山等水电站泄洪雾化雨强原、模型试验资料,按泄洪方式、消能工体型等对泄洪雾化降雨模型相似比尺进行分类研究,分析了不同分类方式下雨强比尺(Sr)转换关系中指数nSr=Lrn)与尺度比尺(Lr)和水流韦伯数(We)的关系。结果表明,泄洪雾化模型雨强与原型雨强的关系并非按同一比尺指数规律变化,指数n的取值与消能工体型、泄洪方式、尺度比尺和水流韦伯数等因素有关。无论表孔、中(深)孔还是泄洪洞泄洪,模型比尺和水流韦伯数越大,雾化模型缩尺效应越小,指数n的取值就越小。
  • 图  1  表孔宽尾墩体型(单位:m)

    Figure  1.  Shape of wide-flange pier of crest outlet (unit: m)

    图  2  表孔挑流泄洪雾化

    Figure  2.  Flood releasing-induced atomization caused by crest outlet ski-jump energy dissipation

    图  3  表孔挑流消能时指数nLrWe间的关系

    Figure  3.  Relationships between index n, Lr and We during crest outlet ski-jump energy dissipation

    图  4  中孔泄洪雾化

    Figure  4.  Flood discharge-induced atomization caused by mid-level outlet

    图  5  中(深)孔、泄洪洞泄洪时指数nLrWe之间的关系

    Figure  5.  Relationships between index n, Lr and We during flood dischaging by mid-level (deep) outlets and flood dischaging tunnels energy dissipation

    图  6  不同泄洪方式下指数nLr之间关系

    Figure  6.  Relationships between index n and Lr under different flood discharging modes

    表  1  表孔宽尾墩消能工时雾化雨强相似关系

    Table  1.   Similarity relationships of atomized rain intensity during energy dissipation of wide-flange pier of crest outlet

    枢纽名称 Lr n
    安康[11] 1.0 0.500
    2.5 0.460~0.499
    5.0 0.498~0.501
    7.5 0.495~0.555
    35.0 0.700
    岩滩[12] 36.0 0.494~0.510
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    表  2  表孔挑流消能时指数n的实测值与计算值

    Table  2.   Measured and calculated values of index n during crest outlet ski-jump energy dissipation

    枢纽名称 尺度比尺 水流韦伯数 实测值 n=0.43Lr0.33 n=4.04We−0.13
    计算值 相对误差/% 计算值 相对误差/%
    乌江渡[13] 35 1 400 1.540 1.390 −9.740 1.575 2.273
    60 650 1.655 1.611 −2.659 1.741 5.196
    80 450 1.733 1.826 5.366 1.826 5.366
    100 350 1.888 1.965 4.078 1.886 −0.106
    二滩[12] 25 1 309 0.800~1.070 1.244 1.589
    漫湾[12] 35 1.550~2.300 1.965
    白山[3] 35 1.476 1.390 −5.827
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    表  3  中(深)孔、泄洪洞泄洪时指数n的实测值与计算值

    Table  3.   Measured and calculated values of index n during flood dischaging by mid-level (deep) outlets and flood dischaging tunnels energy dissipation

    枢纽名称 尺度比尺 水流韦伯数 实测值 n=0.04Lr0.82 n=12.32We−0.35
    计算值 相对误差/% 计算值 相对误差/%
    乌江渡[13] 35 1 400 0.976 0.738 −24.385 0.908 −6.985
    60 650 1.057 1.149 8.704 1.197 13.211
    80 430 1.476 1.454 −1.491 1.389 −5.925
    100 310 1.633 1.746 6.920 1.562 −4.339
    二滩[12] 25 0.370~0.570 0.560
    江垭[14] 80 1.441 1.454 0.902
    80 1.544 1.454 −5.829
    白山[3] 35 0.681 0.738 8.370
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    表  4  不同泄洪方式下指数n的取值

    Table  4.   Values of index n under different flood discharging modes

    枢纽名称 泄洪方式 尺度比尺 n
    二滩[11] 表孔 25 0.800~1.070
    中孔 0.370~0.570
    白山[3] 表孔 35 1.476
    深孔 0.691
    乌江渡[13,15] 表孔 35 1.540
    泄洪洞 0.976
    表孔 60 1.655
    泄洪洞 1.057
    表孔 80 1.733
    泄洪洞 1.476
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-09
  • 网络出版日期:  2020-04-24
  • 刊出日期:  2020-04-01

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