[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111239487.5
• 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

本發(fā)明涉及水利水電工程中溢洪道泄洪消能技術(shù)領(lǐng)域，尤其為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，該溢洪道是由側(cè)墻和階梯溢流段構(gòu)成，所述側(cè)墻上端面固定連接有均勻分布的階梯溢流段，所述階梯溢流段在原有橫向剖面為矩形，且階梯溢流段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)；本發(fā)明中，針對直段溢洪道，通過設(shè)置階梯溢流段，使階梯橫斷面產(chǎn)生一定的坡度傾斜，增加水流橫向紊動的同時形成了一定的壓力差，利于能量消耗的同時加強了邊墻對空氣的卷吸作用，在沿水流方向，通過階梯溢流段交錯布置造成的流動落差增大，進一步增大了水流縱向的紊動，從摻氣和消能的角度保證了溢洪道的正常泄流與安全運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利水電工程中溢洪道泄洪消能技術(shù)領(lǐng)域，具體為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。

背景技術(shù)

溢洪道作為水利水電工程泄水建筑物的重要設(shè)施，除了應(yīng)該滿足一定的泄洪能力外，還應(yīng)保證泄水建筑物的安全，不僅包括溢洪道在泄流中結(jié)構(gòu)的安全性，還包括出溢洪道水流與下游河道水流的安全銜接，階梯溢洪道作為一種溢洪道的形式，通過階梯凸體結(jié)構(gòu)與水流之間的相互作用，迫使水流產(chǎn)生強烈地紊動，摻入大量空氣，消耗水流的動能，階梯溢洪道有效的摻氣作用，形成全斷面高濃度的摻氣水流，能夠有效消除或抑制階梯凸體的空化空蝕，階梯溢洪道有效的消能作用，減小溢洪道的泄流對河道及其兩岸的沖刷，保證其與下游河道水流的良好銜接，傳統(tǒng)階梯溢洪道指的是各級階梯的橫向外緣線呈直線、縱剖面為矩形且沿程以同一尺寸均勻布置的結(jié)構(gòu)形式，隨著單寬流量的增大，階梯溢洪道的摻氣起始點發(fā)生下移，摻氣起始點之前形成摻氣盲區(qū)，摻氣盲區(qū)的大小隨著流量的增加而擴大，當(dāng)流量增大到一定程度時，該盲區(qū)容易發(fā)生空化空蝕，導(dǎo)致一定的泄流流量受限，對于彎道溢洪道，除了大單寬流量下?lián)綒馄鹗键c下移的影響外，由于離心力的影響，泄流彎道外側(cè)出現(xiàn)明顯的水面壅高，加上原本摻氣強烈，水流超高嚴(yán)重，影響流動的泄流能力，因此，針對上述問題提出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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供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，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

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，該溢洪道是由側(cè)墻和階梯溢流段構(gòu)成，所述側(cè)墻上端面固定連接有均勻分布的階梯溢流段，所述階梯溢流段在原有橫向剖面為矩形，且階梯溢流段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)。

優(yōu)選的，所述側(cè)墻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)。

優(yōu)選的，所述階梯溢流段在原本傳統(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。