[发明专利]改善无压隧洞内急弯段高速水流流态的方法

权利要求书

1.一种改善无压隧洞内急弯段高速水流流态的方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)弯道消力池进口斜坡段必须布置在隧洞直线段上，但要与工作闸门保持一定的距离，为避免低水头运行下淹没混合流水跃上溯至工作闸门，消力池进口斜坡段要与弧门支铰距离2.0m以上；

(2)通过推导出的弯道消力池计算方法计算消力池的池深；

(3)弯道消力池进口斜坡坡度与水流入射角度一致，可通过模型试验进行观测确定。在进口斜坡下部布设台阶，台阶高度为1/2～3/4消力池池深；

(4)弯道消力池宽度与隧洞洞身一致；

(5)弯道消力池出口斜坡段应布置在下游直线段上。消力池出口斜坡段同样布设台阶状斜坡，台阶高度宜为消力池池深的1/2，斜坡坡度一般为1:3或1:4；

(6)以上布置完成后，计算消力池总长；

所述弯道消力池的计算公式：

d_w＝σ₀h″_cw-h_s′-△Z(1)

h″_cw＝h″_c+△h_p+△h_j(2)

hc′′=hc2(1+8αq2ghc3-1)(b1b2)0.25---(3)]]>

Δhp=bv22r0g---(4)]]>

v=qb1b2hc′′---(5)]]>

△h_j＝k△h_p(6)

式中d_w——弯道消力池深度(m)；

σ₀——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10；

h_cw″——弯道消力池跃后水深(计入弯道平衡水面超高、冲击波超高)(m)；

h_c″——棱柱体渠道消力池跃后水深(m)；

△h_p——弯道跃后断面平衡水面超高(m)；

r₀——弯道转弯半径(m)；

v——弯道跃后断面平均流速(m/s)；

△h_j——弯道跃后断面冲击波水面超高(m)；

k——冲击波超高系数，弯道消力池轴线为简单圆曲线时k＝1；弯道消力池轴线为前后带有过渡圆弧段的三段复合圆弧曲线时k＝0.2；

h_c——弯道跃前断面收缩水深(m)；

α——水流动能校正系数，可采用1.0～1.05；

q——过闸单宽流量(m²/s)；

b₁——弯道矩形消力池首端宽度(m)；

b₂——弯道矩形消力池末端宽度(m)；

T₀——由弯道消力池底板顶面算起的总势能(m)；

△Z——弯道消力池出池水位落差(m)；

h_s′——弯道消力池出池出池隧洞水深(m)；

所述弯道消力池长度计算公式：

L_sj＝L_s+βL_j(9)

L_j＝6.9(h_cw″-h_c)(10)

式中L_sj——弯道消力池长度(m)；

L_s——弯道消力池斜坡段水平投影长度(m)；

β——水跃长度校正系数，可采用0.7～0.8；

L_j——水跃长度(m)。