[发明专利]抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法

说明书

本发明提供了一种抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法，涉及水渠设计技术领域，为解决水流失稳和滚波导致渠道实际水深远大于设计水深的问题。所述抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法包括：确定渠道的起点与终点；将渠道分为水流失稳段和水流回稳段，水流失稳段与水流回稳段交错分布且相互连通；水流回稳段的坡度小于水流失稳段的坡度；水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；水流失稳段与水流回稳段中，均满足h≤nh₀，其中，h为实际水深，h₀为设计水深，n≤1.5。上述设计方法设计出的渠道可抑制水流滚波的产生，从而使得实际水深与设计水深之间的比值减小。

技术领域

本发明涉及水渠设计技术领域，尤其是涉及一种抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法。

背景技术

目前，在坡度较大的渠道中，通常会出现水流失稳和滚波的现象，这种现象给渠道带来较多不利影响。在出现水流失稳和滚波的渠道中，实际的最高水位很大程度超过设计水位，从而导致水流漫出渠道，造成渠道周边的洪水。不断变化的水压影响渠道的稳定性，增加渠道建筑的安全隐患，增加渠道建筑破损和垮塌的可能性，减少渠道的使用寿命。此外，水流失稳和滚波将造成强烈的掺气作用，导致渠道中的雾化现象，影响渠道视觉。

为了避免水流漫出渠道，在现有技术的一种应对方式中，在渠道上设置渠岸超高，渠岸超高是超出渠道设计水位的渠岸部分，也就是说，通过增加渠道的高度来避免水流漫出形成洪水。但是，这种方法不会抑制水流失稳和滚波的发生，滚波带来的变化水压会增加渠道建筑破损甚至垮塌的可能性，增加安全隐患。

因此，如何抑制渠道中水流的滚波的形成成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，以解决现有技术中存在的滚波导致渠道实际水深远大于设计水深的技术问题。

本发明提供的抑制水流滚波的渠道的设计方法，包括：

确定渠道的起点与终点；

将所述渠道分为至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，所述水流失稳段与所述水流回稳段交错分布且相互连通；

所述水流回稳段的坡度小于所述水流失稳段的坡度；

所述水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；

所述水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；

所述水流失稳段与所述水流回稳段中，均满足h≤nh₀，其中，h为实际水深，h₀为设计水深，n≤1.5。

在上述技术方案中，进一步地，所述水流失稳段满足1＜n≤1.2。

在上述技术方案中，进一步地，所述水流回稳段满足1≤n≤1.2。

在上述技术方案中，进一步地，还包括检验过程，所述检验过程包括：

计算所述渠道的设计水深；

计算所述渠道的实际水深；

对比所述渠道的设计水深以及实际水深，从而检验实际水深是否满足不超过设计水深的1.2倍的条件。

在上述技术方案中，进一步地，所述检验过程如下：

根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度，通过公式计算出所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的设计水深；

根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度建立数学模型，计算出所述渠道中各所述水流失稳段和所述水流回稳段的实际最大水深；