[发明专利]溢洪道边墙高度的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溢洪道边墙高度的确定方法。适用于中低水头水利水电工程中溢洪道控制断面的水深确定。

背景技术

在溢洪道工程设计中，需要推求设计和校核洪水标准工况下溢洪道的水面线，以确定闸室后溢洪道边墙高度或护砌高度。而在进行水面线计算时，必须先由水深为已知而且位置确定的断面为计算的起始断面，这个断面称为控制断面。然后，以控制断面为起点进行分析和计算。根据溢洪道的工程设计情况，一般溢洪道由引水段、控制段(闸室)、护坦、泄槽段、消能段和尾水渠组成。由于溢洪道泄槽段一般为陡坡，因此，计算水面线的控制断面一般选择在护坦与泄槽连接处，在没有护坦情况下，控制断面选择在闸室与泄槽连接处。根据溢洪道水面线的分析，对控制断面的水深，传统的做法是假定此处的水深为临界水深。但通过大量的溢洪道水工模型试验发现，在溢洪道工程设计中，大部分工程溢洪道泄槽段设计水面线与模型试验得到的水面线相差较大，即模型试验水深低于设计计算值，从而导致溢洪道泄槽段边墙高度设计偏高，出现浪费现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种溢洪道边墙高度的确定方法，从而有助于优化边墙高度，避免出现浪费现象。

本发明所采用的技术方案是：一种溢洪道边墙高度的确定方法，其特征在于步骤如下：

a、试验水深h资料收集：收集n个工程溢洪道的试验资料，包括自由溢流和控制溢流状态下的单宽流量及其试验水深h，n≥6；

b、临界水深h_k计算：按下式进行计算

式中：q为溢洪道泄槽单宽流量，m³/(s·m)，

α为动能修正系数，

g为重力加速度，m/s²；

c、试验水深h与临界水深h_k的关系拟定：以步骤a的试验水深h和步骤b的临界水深h_k为依据，进行拟合分析，得出h与h_k之间的函数关系式；

d、确定溢洪道边墙高度：边墙高度H＝h+K(h_k-h)，K＝0.3～1.0，

上式K的取值视工程等级、流量综合确定：对于工程等级高、泄流大的工程，K值一般在0.6～1.0中选取；对于工程等级低、泄流小的工程，K值一般在0.3～0.5中选取。

步骤c在Grapher-4软件中，将临界水深h_k设置为横坐标，试验水深h设置为纵坐标，导入h_k和h的数据后，进行拟合分析，进而得出h与h_k之间的函数关系式。

步骤c中h与h_k之间的函数关系式：

堰体自由溢流时，h＝5.32glnh_k-4.43；

堰体控制溢流时，h＝1.68glnh_k-2.70。

本发明的有益效果是：本发明结合大量的工程试验数据，拟合了试验水深与临界水深的函数关系表达式；两者之间的函数关系式简单、易用，可为类似工程的设计提供参考和借鉴，有助于确定边墙高度，避免浪费材料，降低工程成本。

附图说明

图1为实施例中堰体自由溢流时h与h_k的关系曲线。

图2为实施例中堰体控制溢流时h与h_k的关系曲线。

具体实施方式

本实施例为一种溢洪道边墙高度的确定方法，具体步骤如下：

a、试验水深h资料收集：在涉及到溢洪道的水利水电工程中，一般均要开展溢洪道的水工模型试验，通过试验中水流的流态、流速、冲刷深度等，来判断溢洪道结构设计的合理性。在进行水工模型试验时，都要测试溢洪道特征部位的水深，以此为基础绘制溢洪道槽内的水面线。本实施例收集自由溢流和控制溢流状态下的溢洪道泄槽单宽流量及其试验水深h资料，对资料进行初步筛选后，选定6个典型工程的资料进行分析，如下表1：

表1 典型工程的溢洪道试验资料

b、临界水深h_k计算：临界水深h_k通过经典的水力学公式进行计算求得，

式中：q为溢洪道泄槽单宽流量，m³/(s·m)；

α为动能修正系数；

g为重力加速度，m/s²。