[发明专利]改善无压隧洞内急弯段高速水流流态的方法

摘要

本发明涉及改善无压隧洞内急弯段高速水流流态的方法，属于改善无压隧洞内急弯段高速水流流态的工程方法。弯道消力池进口斜坡段必须布置在隧洞直线段上，通过推导出的弯道消力池计算方法计算消力池的池深；弯道消力池进口斜坡坡度与水流入射角度一致，在进口斜坡下部布设台阶，弯道消力池宽度与隧洞洞身一致；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，计算消力池总长。本发明改善了无压隧洞内急弯段高速水流流态，同样可改善无压隧洞各种弯道高速水流的水流流态或中、低速水流急弯段的水流流态，使无压隧洞曲线布置更为灵活，具有很好的实用性和应用前景。

主权项

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： dw＝σ0h″cw‑hs′‑△Z             (1) h″cw＝h″c+△hp+△hj               (2)hc′′=hc2(1+8αq2ghc3-1)(b1b2)0.25---(3)]]>Δhp=bv22r0g---(4)]]>v=qb1b2hc′′---(5)]]> △hj＝k△hp                  (6)式中dw——弯道消力池深度(m)；σ0——水跃淹没系数，可采用1.05～1.10；hcw″——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)；hc″——棱柱体渠道消力池跃后水深(m)；△hp——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)；△hj——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；hc——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)；hs′——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：Lsj＝Ls+βLj                  (9)Lj＝6.9(hcw″‑hc)             (10)式中Lsj——弯道消力池长度(m)；Ls——弯道消力池进口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；Lj——水跃长度(m)。