泄水工程反弧半徑的研究

寧利中，徐泊冰，寧碧波，田偉利

(1.西安理工大學 省部共建西北旱區生態水利國家重點實驗室，陜西西安710048； 2.嘉興學院 建筑工程學院, 浙江 嘉興 314001；3.上海大學美術學院,上海200444)

泄水建筑物反弧段體型是泄水工程設計中的重要問題之一。許多科學工作者都在研究探索泄水建筑物反弧段的合理體型。在設計方面，國內外已建的水利工程中，其泄水建筑物末端挑坎絕大多數采用反弧曲線[1-3]，目前我國有關規范[4-6]中也規定反弧段采用圓弧曲線。前人在挑流鼻坎反弧半徑選擇方面做了大量的工作[1-3,7-15]。對泄水建筑物的水力特性也進行了研究[16-19]。本文根據收集的大量實際工程資料，在分析前人研究成果的基礎上，經過量綱分析，給出了泄水建筑物反弧半徑的一般表達式。進一步提出了挑流、面流、戽流的挑坎反弧半徑選擇方法，并對有關問題進行了初步討論。

1 前人研究成果的分析討論

從前人研究的目的、途徑及特點來看，泄水建筑物反弧半徑的研究可以分為兩類，即應用工程資料反算的經驗公式和通過系統試驗或分析由某一極限條件得到的臨界公式。現僅就前人建議的挑流鼻坎的經驗公式作一簡單的討論。一般來講，經驗公式可分為以下幾個方面。

1.1 “規范”中規定的方法

在我國現行的設計規范[4,6]中都規定泄水建筑物反弧半徑的選擇公式為：

R=(4～10)h

(1)

式中：R為反弧半徑,單位為m；h為反弧水深，單位為m。

文獻[5]則規定：

R=(6～12)h

(2)

類似式(1)的表達式還有R>ch、R=ch等[11],其中c為常數。

1.2 無因次表達式

1) Rao的公式[1]：