[发明专利]适用于水土保持设计中的弃渣场水力计算实现方法

权利要求书

1.一种适用于水土保持设计中的弃渣场水力计算实现方法,其特征在于,包括以下步骤：

S1.获取弃渣场集雨面积F以及查询径流系数用于弃渣场截排水沟洪峰流量计算；

S2.计算弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m，按照公式计算出弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m，式中为径流系数，q为设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，F为弃渣场集雨面积；

S3.根据步骤S2计算得到的弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m进行缓坡渠道水力计算，得到缓坡渠道正常水深、缓坡渠道流速、缓坡渠道设计沟深；

S4.根据步骤S2计算得到的弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m进行台阶式跌坎陡坡渠道水力计算，得到台阶式跌坎陡坡渠道水深、台阶式跌坎陡坡渠道流速、台阶式跌坎陡坡渠道设计沟深；

S5.根据步骤S2计算得到的弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m进行下挖式消力池水力计算，得到弗莱德数、下挖式消力池下挖深度、下挖式消力池水跃长度、下挖式消力池跃后水深、下挖式消力池长、下挖式消力池边墙高度；

所述步骤S3的缓坡渠道水力计算包括，

S30.获取预设缓坡渠道底宽和坡度数值；

S31.查找缓坡渠道的糙率值；

S32.根据步骤S30和步骤S31获取的预设缓坡渠道底宽和坡度数值和缓坡渠道的糙率值,采用明渠均匀流公式，通过二分法迭代求解缓坡渠道正常水深；

S33.根据求解得到的缓坡渠道正常水深，计算缓坡渠道的安全超高；

S34.得到缓坡渠道正常水深、缓坡渠道流速、缓坡渠道设计沟深；

所述步骤S4的台阶式跌坎陡坡渠道水力计算包括，

S40.获取预设设计台阶高度、上下游落差数值；

S41.结合步骤S40获取的设计台阶高度、上下游落差数值以及步骤S32求解的缓坡渠道的正常水深，迭代求解消能率，通过消能率求解得到出口总水头；

S42.根据能量公式求解得到出口净水水深、流速；

S43.计算掺气水深；

S44.求解台阶式跌坎陡坡渠道安全超高；

S45.得到台阶式跌坎陡坡渠道水深、台阶式跌坎陡坡渠道流速、台阶式跌坎陡坡渠道设计沟深；

所述步骤S5下挖式消力池水力计算包括，

S50.根据步骤S2得到的弃渣场截排水沟洪峰流量Q_m以及步骤S41求解的出口总水头，通过固定步长搜索法搜索跃前水深；

S51.进行消力池迭代计算；

S52.得到弗莱德数、下挖式消力池下挖深度、下挖式消力池水跃长度、下挖式消力池跃后水深、下挖式消力池长、下挖式消力池边墙高度。

2.根据权利要求1所述的适用于水土保持设计中的弃渣场水力计算实现方法,其特征在于,所述步骤S41消能率求解公式为：

η＝0.9694e^-4.081hk/Nh

式中，η为消能率，hk为临界水深，N为阶梯的数量，h为台阶高度，0.34≤h≤1.43，0.01≤hk/Nh≤0.50。

3.根据权利要求2所述的适用于水土保持设计中的弃渣场水力计算实现方法,其特征在于,所述步骤S42的计算方法为：根据台阶式跌坎陡坡的消能率η，得到台阶式跌坎陡坡出口处的剩余总水头E，通过剩余总水头E，得到出口处的流速v和净水水深hc。

4.根据权利要求2所述的适用于水土保持设计中的弃渣场水力计算实现方法,其特征在于,所述步骤S43的台阶式跌坎陡坡渠道均匀流掺气水深h0的计算公式为：h0/h＝0.403hk/h+0.145，所述步骤S44具体为台阶式跌坎陡坡渠道安全超高取0.35m-0.5m，渠道深度为掺气水深h0与台阶式跌坎陡坡渠道安全超高之和。