一种新型异形椭圆无压隧洞断面的水力学分析

基于河流中心稳定点源条件下保守物质等浓度线方程,定义了一种新型Wu's二参数曲线(异形椭圆)作为隧洞断面内轮廓线,该曲线是由隧洞断面最大高度H和最大宽度W表征的一条完整连续与导数光滑曲线.以压缩系数θ=W/H为判据,给出了H型、标准型和W型异形椭圆的形状分类;推导了异形椭圆无压隧洞断面的水面宽度、过水断面面积、湿周、水力半径等水力要素的理论计算公式;给出的异形椭圆断面流速比和流量比的理论计算公式及曲线适用于不同规格的断面尺寸、压缩系数、糙率和比降.实例分析表明,等效异形椭圆与马蹄形Ⅱ型(带倒角)无压隧洞断面的水力要素特征值吻合程度高;异形椭圆断面可作为一种新型的输水隧洞断面形式,极具学术研究价值.