韩延成，徐征和，高学平，Said M. Easa



二分之五次方抛物线形明渠设计及提高水力特性效果

韩延成1，徐征和1，高学平2，Said M. Easa3

（1. 济南大学资源与环境学院，济南 250022； 2. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；3. Dept. of Civil Engineering, Ryerson Univ., Toronto, ON, Canada, M5B 2K3）

为提高抛物线形断面的水力特性，增加输水能力，该文提出了一种二分之五次（以下简称2.5次）方抛物线形渠道断面，推导其水力断面特性。将湿周用高斯超几何函数表示后，将水力最优断面的最优化模型转换为关于宽深比的一元方程，得到2.5次方抛物线形渠道水力最优断面的解析解，其最优宽深比为2.088 3。比较结果表明，2.5次方抛物线形断面较常规抛物线形断面具有更好的水力学特性。与平方、半立方抛物线形断面比较，在相同水深条件下，2.5次方抛物线形水力最优断面的过流能力更大。相反，在相同流量下，2.5次方抛物线形水力最优断面的过流面积、湿周、水深更小。2.5次方抛物线形水力最优断面的建造成本与其他2种断面相比是最小的。进一步地，为便于工程应用，基于高斯勒让德算法，提出2.5次方抛物线形断面的三点和四点格式近似湿周算法。结果表明，四点格式近似算法具有较高精度。研究可为明渠设计提供理论依据。

渠道；水力学；设计；明渠；二分之五次方抛物线形断面；水力最优断面；湿周

0 引 言

渠道输水断面对渠道过流能力、水深、建造成本等均有很大的影响。常见的渠道输水断面为梯形、矩形断面。随着渠道建造工艺的改进，大型衬砌机器的应用，曲线形断面的建造越来越容易，也越来越受到欢迎。……