[發明專利]一種適用于低弗氏數消能的二級消力池設計方法

在審

• 申請號: 201811355927.1
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109881644A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 韓昌海;譚高文;韓康;王曉剛;李艷富;余凱文;魏萍;楊宇;姚弘祎
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 陳曉平;嚴勇剛

本發明為一種適用于低弗氏數消能的二級消力池設計方法，屬于水利工程領域，包括以下步驟：(A1)池長初步選取；(A2)確定第一級池底深度p₁；(A3)確定第一級池尾坎高度c₁；(A4)確定第二級池底深度p₂；(A5)確定第二級池尾坎高度c₂；(A6)確定第二級池長L_k2。本發明優點在于：本發明提供了一種用于低佛氏數消能的二級消力池設計方法；具有較好消能效果的二級消力池；消力池在滿足重力相似準則條件下可以放大；當水流流經本發明兩級消力池，在出池后的波動較單級消力池而言有明顯減小。

技術領域

本發明涉及一種消力池的設計方法，具體而言是一種用于低佛氏數水流消能 的二級消力池設計方法，屬于水利工程領域。

背景技術

對于已建工程，隨著工程的運行，下游河床下切導致水流流態、下游水力條 件等發生了大的變化，導致下游消能設施不能滿足消能防沖要求，造成建筑物嚴 重破壞，危及工程安全，有必要對此類工程進行維修加固甚至新建消能設施，考 慮到維修應該考慮原有工程型式、安全、消能效果等多方面問題，不能拆除原有 消能工，工程上往往通過在原有消力池下游再布設消力池形成多級消力池型式。

低水頭、低佛氏數水流通過單級消力池不能產生穩定水躍，而是形成波狀水 躍，導致消能率低、出池流態差。多級消力池作為一種輔助消能工，能使這種水 流在各級池內形成穩定的水躍，成為解決這些工程消能問題的一種有效途徑。

以往研究對多級消力池的研究僅限于具體工程問題，而對多級消力池體型確 定(池長、池底深度、尾坎高度等)缺乏系統性優化措施，也沒有歸納出具體的 多級消力池體型參數確定方法。在新消力池設計中往往根據規范計算，但是在舊 消力池改造，或者增建二級消力池時，就沒有合適的方法來獲得較好的消能效果。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于低弗氏數消能的二級消力池設計方法，方便 設計者使用，并獲得較好的消能效果。

一種適用于低弗氏數消能的二級消力池設計方法，上述的低佛氏數值為 1.00-2.70，設計流量為27L/s，符合重力相似準則的模型消力池設計方法；包括 以下步驟：

1，池長初步選取；2，確定第一級池底深度p₁；3，確定第一級池尾坎高度 c₁；4，確定第二級池底深度p₂；5，確定第二級池尾坎高度c₂；6，確定第二級池 長L_k2；

上述的步驟1，池長初步選取，包括以下內容：

按照式(1)-式(4)，大致計算池長，并留足富余長度，取第一級池長(從斜坡 腳起算)，L_k1＝66cm，保證第一級池的消能作用；第二級池長(沒有斜坡段)初 值與第一級消力池相等L_k2＝66cm；

E₀＝h+p為池前斷面總水頭，p＝10cm，實驗測得在Fr₀＝2.36時h＝4.6cm；h_c為收縮斷面水深，為流速系數，取0.95，通過迭代法，可求得h_c＝3.3cm；

根據共軛水深比可求得h_c的共軛水深h_c2＝15.3cm；

其中σ_j為水躍淹沒度，取為1，σ_s為尾坎淹沒系數，取為1，m為尾坎流量 系數，取0.42，據此求得尾坎高度c＝6.0cm；