[发明专利]水闸戽式分流消能防冲技术

摘要

本发明公开了一种新型的水闸戽式分流消能防冲技术。本发明包括总体设计思路，断面仿真水力模型选型，整体仿真水力模型验证，原型观测以及经济技术比较等五个部分。本发明设计最关键的有八个要素，即墩的前缘宽度B₁，末端顶部宽度B₂，末端底部宽度B₃，墩迎水面反弧半径R，挑射角θ，墩高度P，墩的数量以及墩末端顶部间距B₄等。本发明水闸戽式分流消能防冲技术的设计方法分两大部分，一是体形设计，二是墩的分布。这样设计的戽式分流墩，具有下游低水位，常遇流量泄洪工况消能率高，消力池池深小，池长短，工程量少，投资省等特点。

主权项

1、一种新型的水闸戽式分流消能防冲技术，其特征是：水闸戽式分流消能防冲技术具体设计计算方法分两部分，一是戽式分流墩体型设计，二是消力池水力设计。戽式分流墩宽度的确定主要取决于挑流与底流消能的分流比，一般以50％为宜，另外还应根据水流扩散，掺气以及底流与挑流相互作用的流态加以确定，若单宽闸孔净宽为B。则戽式分流墩的前缘宽度B1为：B1＝B0/11(1)戽式分流墩末端顶部宽度B2为：B2＝B0/6(2)戽式分流墩末端底部宽度B3为：B3＝B0/5(3)戽式分流墩末端顶部间距B4为：B4＝B0/8(4)戽式分流墩的高度P，迎水面反弧半径R，挑角θ的确定，应主要考虑挑流的最大落水点应控制在墩后消力池斜坡段与水平段交界处靠下游侧为宜。初设时，墩高P 可取H0/4，H0为消力池底板以上总能头，θ取70°左右，迎水面反弧半径R可由下式计算：R＝P/(1-cosθ)(5)分流墩的数量不宜过多或过少，一孔一般布置3个。与戽式分流墩相适应的消力池水力设计方法如下：分别对闸前断面，收缩断面和下游稳定区域断面列出能量方程，则有：H0＝hc+qd2/(2gφ2hc2)(6)其中H0为消力池底板以上总能头，hc为参加底流消能的收缩断面水深，qd为参加底流消能的单宽流量，g为重力加速度，流速系数φ与坝高、坝上水头、闸门与底板形式、糙率等因素有关，平底上平板闸门，或宽顶堰上平板闸门，自由出流时可取0.85～1.00。H0＝H+V02/(2g)(7)H0为闸底板以上水头，V0为闸前行近流速，g为重力加速度。$F_{\mathrm{rc}}=V_c/\left(\sqrt{g{h}_c}\right)---\left(8\right)$$h_2=\sqrt{1+8{F_{\mathrm{rc}}}^2-1}---\left(9\right)$ht＝C1h2(10)Lj＝C2(h2-hc)(11)Lo＝C3Lj＝L (12)其中Frc为收缩断面佛汝德数，hc为收缩断面水深，h2为第二共轭水深。ht为下游适宜水深，Lj为水跃长度，Lo为淹没水跃长度，L为消力池池长，C1，C2，C3为试验待定系数。