[發(fā)明專(zhuān)利]攔河閘下游一級(jí)消力池尾坎高度計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410323369.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104120690B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃智敏;陳卓英;羅岸;朱紅華;付波;黃健東;鐘勇明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東省水利水電科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): E02B8/06
• 分類(lèi)號(hào): E02B8/06
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利工程領(lǐng)域，尤其是攔河閘下游一級(jí)消力池尾坎高度計(jì)算方法。

背景技術(shù)

底流消能是低水頭攔河閘泄流消能最為常用的一種方法。通常可根據(jù)攔河閘泄流落差、閘址地形和地質(zhì)條件、兩岸翼墻和堤圍的安全、工程施工和投資等，選擇修建一級(jí)或兩級(jí)消力池。目前，由于眾多的攔河閘下游河道河床下切、水位降低，造成攔河閘下游消能工出險(xiǎn)，需進(jìn)行除險(xiǎn)改造，攔河閘下游消能工除險(xiǎn)改造在以下兩種情況下，可以優(yōu)先考慮采用兩級(jí)消力池布置：1)現(xiàn)狀消力池仍可加以利用；2)若現(xiàn)狀消力池?zé)o法使用，但閘下游采用一級(jí)消力池布置會(huì)使消力池兩岸端翼墻過(guò)高、影響兩岸堤圍的穩(wěn)定和安全，或工程投資過(guò)大、施工困難等。因此，以上的兩種情況可在現(xiàn)狀消力池加固改造或重建的基礎(chǔ)上，在其下游增設(shè)二級(jí)消力池，采用分級(jí)消能以確保工程的安全運(yùn)行。

由于攔河閘下游采用兩級(jí)消力池運(yùn)行的水流條件較復(fù)雜，其體型布置和水力計(jì)算方法也相對(duì)較復(fù)雜，相關(guān)的研究成果所見(jiàn)不多。通常，設(shè)置兩級(jí)消力池的攔河閘下游一級(jí)消力池在中小洪水流量(甚至大洪水流量)運(yùn)行時(shí)，下游河道水位往往較低，一級(jí)消力池尾坎出流多呈自由出流狀況。因此，在攔河閘各級(jí)洪水流量泄流條件下，一級(jí)消力池內(nèi)應(yīng)形成穩(wěn)定的水躍，不應(yīng)出現(xiàn)折沖水流、遠(yuǎn)驅(qū)式水躍等不良流態(tài)，池末端尾坎出流應(yīng)較平穩(wěn)沿下游陡坡段進(jìn)入二級(jí)消力池。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：攔河閘下游一級(jí)消力池尾坎高度計(jì)算方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：攔河閘下游一級(jí)消力池尾坎高度計(jì)算方法，包括有以下步驟：

A、根據(jù)一級(jí)消力池水平段池底高程、攔河閘泄流單寬流量、池底總水頭、流速系數(shù)，計(jì)算出一級(jí)消力池的進(jìn)口收縮斷面水深、躍后水深和水躍長(zhǎng)度；

B、根據(jù)尾坎高度初值、尾坎體型和尾坎下游陡坡段的坡度，計(jì)算尾坎頂水深值；

C、根據(jù)尾坎高度初值和尾坎頂水深值的重復(fù)計(jì)算，得到優(yōu)化的尾坎高度和水平段池長(zhǎng)值；

D、對(duì)上述計(jì)算得到的尾坎高度值進(jìn)行合理性驗(yàn)證。

進(jìn)一步，所述步驟B具體為：根據(jù)尾坎高度初值、尾坎體型和尾坎下游陡坡段的坡度，得出尾坎泄流的流量系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算尾坎頂?shù)乃钪怠?!-- SIPO -->

進(jìn)一步，所述步驟C中重復(fù)計(jì)算的次數(shù)根據(jù)攔河閘上游為正常蓄水位相應(yīng)的閘門(mén)控泄的最大閘門(mén)開(kāi)度運(yùn)行的水文組次或設(shè)計(jì)洪水頻率流量和校核洪水頻率流量泄流運(yùn)行的水文組次得出。

進(jìn)一步，所述步驟C包括有以下子步驟：

C1、根據(jù)尾坎高度初值與尾坎頂水深值之和與躍后水深的比例確定水平段池長(zhǎng)；

C2、重復(fù)上述步驟，計(jì)算出優(yōu)化的尾坎高度和水平段池長(zhǎng)值。

進(jìn)一步，所述步驟C1中確定水平段池長(zhǎng)的具體過(guò)程為：

當(dāng)比例的取值范圍屬于1.1～1.2時(shí)，水平段池長(zhǎng)為水躍長(zhǎng)度與系數(shù)k的乘積，k的取值范圍為0.95～1；

當(dāng)比例的取值范圍屬于1.2～1.3時(shí)，水平段池長(zhǎng)為水躍長(zhǎng)度與系數(shù)k’的乘積，k’的取值范圍為0.85～0.95。

進(jìn)一步，所述步驟D的合理性驗(yàn)證的具體過(guò)程為：

若尾坎頂高程值低于攔河閘閘室堰頂高程，則尾坎高度值是合理的；

若尾坎頂高程值不低于攔河閘閘室堰頂高程，則在設(shè)計(jì)洪水頻率和校核洪水頻率流量運(yùn)行條件下，計(jì)算攔河閘泄流能力是否能夠滿足工程設(shè)計(jì)的要求。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)尾坎高度初值和尾坎頂水深值的重復(fù)計(jì)算，得到優(yōu)化的尾坎高度和水平段池長(zhǎng)值，提升了現(xiàn)有攔河閘下游消能防沖的水力計(jì)算的精確性；并通過(guò)對(duì)上述計(jì)算得到的尾坎高度值進(jìn)行合理性驗(yàn)證，即在設(shè)計(jì)洪水和校核洪水等洪水頻率流量運(yùn)行條件下，計(jì)算復(fù)核攔河閘泄流能力是否能夠滿足工程設(shè)計(jì)的要求，保證工程應(yīng)用的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為攔河閘下游消力池體型和水力參數(shù)示意；

圖2為攔河閘下游水躍的水力參數(shù)示意；

圖3為一級(jí)消力池體型和水力參數(shù)示意圖；

圖4為本發(fā)明的方法步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

參照?qǐng)D1、圖2和圖3，說(shuō)明攔河閘下游消力池體型和水力各參數(shù)：

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL265-2001)等，通常采用下列公式計(jì)算攔河閘下游消力池的水力參數(shù)和體型參數(shù)：