[发明专利]新体型溢流坝及底流消能方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程坝工设计技术领域，涉及到用于中、低水头溢流坝采用底流消能时的工程设计，特别涉及到一种新体型溢流坝及底流消能方法。

背景技术

目前，实际工程中，中、低水头乃至少数高水头的溢流坝，都采用底流消能，由传统的溢流坝和消力池构成。传统体型溢流坝的溢流面一般由堰顶曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。传统体型溢流坝存在的问题主要有：剖面面积较大，以至于坝体混凝土用量庞大，另外下游底流消能工工程量也较大。

针对传统体型溢流坝存在的部分缺陷，已有相关文献通过理论分析与试验研究，对溢流坝剖面形状进行了合理优化。提出的优化方案能较好地适应过堰水流的流动特性，消除了低压气囊，改善了泄流流态，保证了溢流坝的安全运行。但是，目前这些文献对溢流坝体型的研究，基本上都侧重于对堰顶上游段曲线和下游段曲线的研究，最终还是没有摆脱传统体型溢流坝剖面采用的三段式，所以坝体体积仍然较大。

发明内容

本发明的目的是：为了克服实际工程中传统体型溢流坝庞大的混凝土用量，以及下游底流消能工的巨大投资，本发明提供一种新体型的溢流坝及底流消能方式，在保证与常规体型溢流坝泄流能力相同的条件下，可以减小了坝体的剖面形状，特别是能明显改善溢流坝下游的消能工。

本发明的技术方案是：截去传统体型溢流坝的反弧段，堰面水流从直线段直接入射消力池，消力池分为两级，为台阶式的，调整台阶的位置使堰面水流刚好入射到消力池的凹槽内。

新体型溢流坝及底流消能方式的理论根据如下：

设传统体型溢流坝采用底流消能方式时的水跃共轭水深为h₂₀，见附图3，其计算公式为：

h122+q2gh1=h2022+q2gh20---(1)]]>

令Y1=h20h1,]]>Fr12=q2gh13,]]>代入(1)得：

Y₁³-(1+2Fr₁²)Y₁+2Fr₁²＝0(2)

设新体型溢流坝采用底流消能方式时的水跃共轭水深为h_2n，见附图4，其计算公式为：