[發(fā)明專利]一種提高流動摻氣和消能的差動式階梯溢洪道及其使用方法

在審

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• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113756266A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周宇;周建芬;毛前;王偉珍;胡旭申;舒展;葉涵;楊惠杰;李靜
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江水利水電學(xué)院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 張海濤

1.一種提高流動摻氣和消能的差動式階梯溢洪道，該溢洪道是由側(cè)墻(1)和階梯溢流段(2)構(gòu)成，其特征在于：所述側(cè)墻(1)上端面固定連接有均勻分布的階梯溢流段(2)，所述階梯溢流段(2)在原有橫向剖面為矩形，且階梯溢流段(2)沿程以同一尺寸均勻布置的傳統(tǒng)階梯的基礎(chǔ)上增加交錯排列的楔形結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高流動摻氣和消能的差動式階梯溢洪道，其特征在于：所述側(cè)墻(1)的垂直投影可為曲線或直線，當(dāng)為曲線，即溢洪道為彎道時，楔形結(jié)構(gòu)頂角指向彎道內(nèi)側(cè)，當(dāng)為直線時，即溢洪道為直道時，楔形結(jié)構(gòu)頂角指向直道兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高流動摻氣和消能的差動式階梯溢洪道，其特征在于：所述階梯溢流段(2)在原本傳統(tǒng)階梯溢洪道的基礎(chǔ)上增加了交錯排列的楔形結(jié)構(gòu)，從正面橫向投影看，每級階梯上均為直角三角形，底邊與階梯寬度相同，直角邊高度為階梯高度的1/3，上下兩級階梯的直角三角形相對于溢洪道的中軸線呈鏡像關(guān)系，對于彎道泄流，所述階梯溢流段(2)各級結(jié)構(gòu)相同，從正面橫向投影看，直角三角形的底邊與溢洪道寬度相同，直角邊均與彎道外側(cè)相連，其高度為階梯高度的1/3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項的所述一種提高流動摻氣和消能的差動式階梯溢洪道的使用方法，其特征在于：

使用步驟如下：直段泄流的差動式階梯溢洪道以交錯布置，各級階梯上由于底板的傾斜，橫截面上的水位高低不平，沿流動方向形成水面高低交錯的水流流態(tài)，小流量階梯溢洪道常見的跌落流態(tài)下，由上一級階梯上的水流跌落至下一級階梯上，由于上下級階梯內(nèi)側(cè)高度的不同，相比傳統(tǒng)階梯溢洪道形成了更大的跌落高度，形成更大的激濺，增大了水流內(nèi)部的沖擊作用，形成更大的摻氣和消能效果，大流量時階梯溢洪道常見的滑行流態(tài)下，由水深高度的不同造成在同一截面形成一定的壓差，有利于空氣從側(cè)墻卷吸進(jìn)入水中，提高水流的摻氣濃度，有利于降低空蝕幾率，保證了安全的泄流，滑行水流的主流下面形成的漩滾區(qū)由于交錯結(jié)構(gòu)增大其區(qū)域，水流在區(qū)域內(nèi)漩滾的更加劇烈，更有利于能量的消耗和漩滾摻氣，橫截面的一定傾斜度也加強(qiáng)了水流的橫軸紊動；沿著斜坡流向，增加水流的橫向作用，一般而言，彎道水流受到離心慣性力的作用，會出現(xiàn)凹岸水位超高的不良現(xiàn)象，本裝置提出的彎段泄流的差動式階梯溢洪道，通過增加彎曲的階梯溢洪道，抬高凹岸的底板高程，使其高于凸岸，以平衡彎曲段的離心力，提高彎道的泄流效率，階梯溢洪道的常見流態(tài)下，由于水流兼具橫向流速，增加了水流的三維紊動效果，更有利于摻氣和消能的發(fā)生。