陡坡溪流雨洪排水水力学分析与实验研究

【摘要】： 近年来随着城市化的发展也带来了城市水资源短缺、城市雨洪灾害和水环境污染等问题,引起一系列的水文效应。长期以来,雨洪掺气水流的水力特性及其过流能力一直是困扰人们的重要问题,也是雨洪排水能力等精确计算的关键难题之一。对陡坡溪流排水开展系统的研究十分必要。 本文针对陡坡溪流雨洪水流的掺气机理和水力特点,对不同流量下水力要素的变化趋势进行了理论和实验研究。根据明渠非均匀流理论,水的掺气理论以及对掺气水流的水力特性的分析,作者研究了陡坡非均匀流曼宁糙率系数特性,分析解释了陡坡沟渠糙率系数性质,并且得出了较为明显的糙率系数变化规律。作者借助对陡坡溪流雨洪掺气水的形成机理和进水口的掺气浓度对进水口水力特性影响的讨论和对实验数据的分析整理得出了掺气雨洪的过流水力特性和陡管的过流系数,成果可供同类工程设计参考。 文中分析所依据的试验资料都是室内试验的结果,所以有一定局限性。但是,就现阶段掺气水流研究进展情况来看,在原型掺气水流观测资料十分缺乏而且很不完整的条件下,利用室内试验所得实测资料,对掺气后的明渠流动特性给予定量分析,对水工建筑物上和陡坡雨洪管道气水两相流研究的进一步开展是有参考价值的。此外,一般非均匀流情况下糙率系数的变化规律和掺气水流的水力特性及其过流能力,还有待于更进一步的系统研究。