[發明專利]用于過水圍堰消能平臺的水墊池方法

有效

• 申請號: 201210405012.3
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102888828A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 陳云良;伍超;王波;田靜杰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本發明涉及水利工程技術，特別涉及一種采用水墊池技術的用于過水圍堰消能平臺的水墊池方法，屬于水利工程領域。

背景技術

水利工程中，過水圍堰參與溢洪，可減小導流建筑物的規模，具有降低工程造價、縮短工期的優勢。采用圍堰過流可以解決按全年擋水設計時工程量較大、水工布置困難的問題，是山區河流較為經濟、合理的導流方式。

作為臨時水工建筑物，過水圍堰的抗沖刷能力相對較弱。溢洪時一旦堰面、堰腳局部沖開缺口、填充料被掏，最終有可能導致發生潰堰事故，將嚴重影響施工、危脅下游安全。為此有必要尋求改善過水圍堰水力條件的方法，減輕水流對護面的沖刷，保障過水圍堰安全。目前解決此問題的途徑主要是：在過水圍堰的背水面設置消能平臺，使得水流沿堰面斜沖加速后轉向，從急流過渡為緩流，即通過水躍與下游銜接，同時達到消能的作用。由于消能平臺上水流急轉向、其底流速較大，采用該方法其消能平臺底板承受的沖擊力和脈動壓力均較大。特別在過水圍堰落差較大時，為實現水流轉向和消能防沖，需要有較長的消能平臺，這樣的話工程量會增加很多，作為臨時的水工建筑物來說不太經濟。

因此，本課題組經研究探索并結合實際工程，找到一種用于過水圍堰消能平臺的水墊池方法，該方法較目前的其他消能方法更為經濟實用，并能獲得更為理想的消能防沖效果，以實現安全溢洪，這正是本發明的任務所在。

發明內容

本發明的目的正是為了克服上述現有技術中所存在的缺陷和不足，提出一種用于過水圍堰消能平臺的水墊池方法。該水墊池方法是在過水圍堰消能平臺設置水墊池，通過對過水圍堰消能平臺設置的水墊池長度和深度進行設計計算，從而達到改善過水圍堰消能平臺的消能防沖效果，并減輕了水流對下游護面及堰腳的沖刷破壞；以完成本發明所提出的發明任務。

為實現上述目的，本發明采用由以下技術措施構成的技術方案來實現的。

本發明用于過水圍堰消能平臺的水墊池方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

（1）根據過水圍堰溢洪時消能平臺水躍躍前水深h₁、躍前斷面流速V₁，根據弗汝德數公式，計算水躍躍前弗汝德數F_r；

（2）根據過水圍堰消能平臺水躍躍前水深h₁和弗汝德數F_r，由自由水躍躍長公式Lj=9.4h₁(F_r-1)，計算自由水躍長度L_j，由此確定出消能平臺總長度L=（0.6～0.8）L_j；

（3）定義水墊池長度系數K_s等于水墊池長度L_s與消能平臺總長度L之比，即K_s=L_s/L，根據躍前的弗汝德數F_r，確定出水墊池長度系數K_s的值，再由定義的水墊池長度系數K_s，反算出水墊池的長度L_s=K_s·L；

（4）結合消能平臺前堰面坡度n、水流流速方向；綜合分析確定出水墊池的深度h_s與水墊池長度L_s的比值關系，h_s/L_s=(0.3～0.5)n。

上述方案中，所述的水墊池長度L_s應小于過水圍堰消能平臺總長度L。

上述方案中，所述水墊池長度系數K_s應滿足K_s＜1。

本發明所述消能平臺總長度L=（0.6～0.8）L_j是根據理論研究并結合實踐經驗計算出來的；所述水墊池長度系數K_s=L_s/L也是根據理論研究再結合實踐經驗定義的；水墊池深度h_s與水墊池長度L_s的比值h_s/L_s=(0.3～0.5)n，也是根據理論研究并結合實踐經驗得出的。

本發明與現有技術相比具有以下優點及有益的技術效果：

1、本發明采用的水墊池方法，將消能平臺底部轉變成為柔性底板，對從堰面下來的射流以柔性作用吸收沖擊力，并有效降低底部流速，可避免消能平臺底板發生過大的脈動壓力，保證了消能平臺水流平穩轉向和消能防沖的要求，從而實現安全溢洪。