1.一种气盾坝流量系数及流量的计算方法,其特征在于,其步骤如下:步骤一、以气盾坝顶水平面为基准面,根据坝前过水断面和坝顶过水断面列伯努利方β程,并根据伯努利方程得出单宽流量与坝前水头关系式q=αH,其中,q为单宽流量,H为水头,α为系数参数,β为指数参数;
步骤二、测试12种不同工况下无侧收缩气盾坝的水头和单宽流量的试验数值;
步骤三、利用excel中误差最小及点群分布趋势对水头和单宽流量的试验数值进行分析,确定气盾坝不同开度下的系数参数α和指数参数β,进而确定气盾坝不同开度下单宽流量与水头关系式;
步骤四、根据无侧收缩自由出流堰流单宽流量公式 和单宽流量与坝前水β
头关系式q=αH得到流量系数m的表达式 再根据气盾坝不同开度单宽流量与水头关系式以及不同水头计算气盾坝不同开度对应的流量系数的最大值、最小值和均值,其中,g为重力加速度;
步骤五、根据气盾坝不同开度对应的流量系数的最大值、最小值和均值绘制不同开度与流量系数的关系曲线;
步骤六、在工程设计阶段,根据不同开度与流量系数的关系曲线,确定不同开度κ对应的流量系数,并将流量系数代入堰流公式计算开度κ对应的流量。
2.根据权利要求1所述的气盾坝流量系数及流量的计算方法,其特征在于,所述根据伯β努利方程得出的单宽流量与坝前水头关系式q=αH的方法为:S11、以气盾坝顶水平面为基准面,根据坝前过水断面和坝顶过水断面列伯努利方程:其中,v1为坝前过水断面的平均流速,v2为坝顶过水断面的平均流速,α1为坝前过水断面的动能修正系数,α2为坝顶过水断面的动能修正系数,ζ为局部阻力系数, 为坝顶过水断面测压管水头平均值,z2为位置水头,p2为动水压强,γ为水的容重;
S12、v1很小, 令 并将其代入伯努利方程中得出坝顶过水断面的平均流速 ξ为测压管水头修正系数, 为流速系数;
n
S13、令kH为坝顶过水断面的水舌厚度,并将坝顶过水断面的水舌厚度与坝顶过水断面的平均流速相乘得到坝顶过水断面的单宽流量:其中,k为系数,n为指数;
S14、令系数参数 指数参数β=0.5+n,将步骤S13中的坝顶过水断面的单β
宽流量表达式转化为q=αH。
3.根据权利要求2所述的气盾坝流量系数及流量的计算方法,其特征在于,所述气盾坝不同开度下的系数参数α、指数参数β和不同开度下的单宽流量与水头关系式见表1:表1气盾坝不同开度中系数参数α、指数参数β及单宽流量与水头关系式
4.根据权利要求3所述的气盾坝流量系数及流量的计算方法,其特征在于,所述气盾坝不同开度对应的流量系数的最大值、最小值和均值见表2:表2气盾坝不同开度对应的流量系数的最大值、最小值和均值
5.根据权利要求4所述的气盾坝流量系数及流量的计算方法,其特征在于,将开度κ对应的流量系数代入堰流公式中计算开度κ对应的流量的方法为:S61、当开度κ小于15°时,根据堰流公式 计算流量Q,其中,B为坝顶过水净宽度,H0为包括坝前流速水头在内的坝前总水头,且H0≈H,H为水头;σs为下游水位对泄流影响的淹没系数,σs≤1,当自由出流时σs=1;ε为侧收缩系数,ε≤1,无侧收缩影响时ε=
1,有侧收缩时侧收缩系数按照宽顶堰侧收缩系数公式确定;m为流量系数;
所述宽顶堰侧收缩系数公式为: P1为上游堰高;B0为上游引水渠宽度;b为单孔净宽;a0为反映坝顶墩头形状对侧收缩影响的系数;
S62、当开度κ大于等于15°时,根据堰流公式 计算流量Q,其中,淹没系数σs=1,ε'为侧收缩系数,有侧收缩时,侧收缩系数ε'按WES实用堰侧收缩系数公式确定,m为流量系数;
所述WES实用堰侧收缩系数公式为: Ka为边墩形状系数;
Kp为闸墩形状系数;n为闸孔数目;b为单孔净宽。