[发明专利]一种提高流动掺气和消能的差动式阶梯溢洪道及其使用方法

权利要求书

1.一种提高流动掺气和消能的差动式阶梯溢洪道，该溢洪道是由侧墙(1)和阶梯溢流段(2)构成，其特征在于：所述侧墙(1)上端面固定连接有均匀分布的阶梯溢流段(2)，所述阶梯溢流段(2)在原有横向剖面为矩形，且阶梯溢流段(2)沿程以同一尺寸均匀布置的传统阶梯的基础上增加交错排列的楔形结构。

2.根据权利要求1所述的一种提高流动掺气和消能的差动式阶梯溢洪道，其特征在于：所述侧墙(1)的垂直投影可为曲线或直线，当为曲线，即溢洪道为弯道时，楔形结构顶角指向弯道内侧，当为直线时，即溢洪道为直道时，楔形结构顶角指向直道两侧。

3.根据权利要求1所述的一种提高流动掺气和消能的差动式阶梯溢洪道，其特征在于：所述阶梯溢流段(2)在原本传统阶梯溢洪道的基础上增加了交错排列的楔形结构，从正面横向投影看，每级阶梯上均为直角三角形，底边与阶梯宽度相同，直角边高度为阶梯高度的1/3，上下两级阶梯的直角三角形相对于溢洪道的中轴线呈镜像关系，对于弯道泄流，所述阶梯溢流段(2)各级结构相同，从正面横向投影看，直角三角形的底边与溢洪道宽度相同，直角边均与弯道外侧相连，其高度为阶梯高度的1/3。

4.根据权利要求1-3任意一项的所述一种提高流动掺气和消能的差动式阶梯溢洪道的使用方法，其特征在于：

使用步骤如下：直段泄流的差动式阶梯溢洪道以交错布置，各级阶梯上由于底板的倾斜，横截面上的水位高低不平，沿流动方向形成水面高低交错的水流流态，小流量阶梯溢洪道常见的跌落流态下，由上一级阶梯上的水流跌落至下一级阶梯上，由于上下级阶梯内侧高度的不同，相比传统阶梯溢洪道形成了更大的跌落高度，形成更大的激溅，增大了水流内部的冲击作用，形成更大的掺气和消能效果，大流量时阶梯溢洪道常见的滑行流态下，由水深高度的不同造成在同一截面形成一定的压差，有利于空气从侧墙卷吸进入水中，提高水流的掺气浓度，有利于降低空蚀几率，保证了安全的泄流，滑行水流的主流下面形成的漩滚区由于交错结构增大其区域，水流在区域内漩滚的更加剧烈，更有利于能量的消耗和漩滚掺气，横截面的一定倾斜度也加强了水流的横轴紊动；沿着斜坡流向，增加水流的横向作用，一般而言，弯道水流受到离心惯性力的作用，会出现凹岸水位超高的不良现象，本装置提出的弯段泄流的差动式阶梯溢洪道，通过增加弯曲的阶梯溢洪道，抬高凹岸的底板高程，使其高于凸岸，以平衡弯曲段的离心力，提高弯道的泄流效率，阶梯溢洪道的常见流态下，由于水流兼具横向流速，增加了水流的三维紊动效果，更有利于掺气和消能的发生。