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申请/专利权人：新疆农业大学

摘要：本发明提供的一种斜底槛布置方法包括：（1）测量弯道宽度与弯道曲率半径之比和单宽流量；（2）将斜底槛从弯道进口所在断面顺中轴线开始在整个弯道内依次布置；（3）将弯道横断面等分为X1X2……Xn，布置斜底槛后，计算各微元体动量，根据横向动量梯度的变化，调节斜底槛的布置参数；（4）调整后，重新进行水流动量计算，根据计算结果，进一步调整斜底槛布置参数；（5）重复直至对应横断面动量分布均匀。本发明改善了宽浅弯段溢洪道泄流时的流态，很好地降低了水面横比降减少了水面振动和水花飞溅的情况，使得两边的建筑体能够更加稳定的存在，延长了使用寿命，在水利导流结构设计领域具有广泛的适用性。

主权项：1.一种斜底槛布置方法，其特征在于，所述的布置方法包括如下步骤：1测量弯道段宽度与弯道段曲率之比和单宽流量；2将斜底槛从弯道进口所在断面顺中轴线开始在整个弯道内依次布置；3将弯道横断面等分为X1、X2、……Xn，布置斜底槛后，斜底槛的消能导流作用使得横断面内各微元所分布的水流动量相等，即满足： 式中：ρ为液体密度；h为测点处水深；v为测点处瞬时流速，通过上式计算各微元体动量，根据横向动量梯度的变化规律，调节斜底槛的布置参数；4斜底槛布置参数调整后，重新进行水流动量计算，根据计算结果，进一步调整斜底槛布置参数；5重复第4步，直至斜底槛布置参数对应横断面动量分布均匀；所述斜底槛截面呈直角梯形；弯道段宽度与弯道段曲率之比为0.25-0.45之间，单宽流量12-15m3s；斜底槛与弯道段中心线角度为18-28°；斜底槛高度与水深之比在0.15-0.25之间。

全文数据：一种斜底槛布置方法及建立的导流装置技术领域本发明涉及水利工程技术领域，具体说，本发明具体涉及一种弯道消能技术领域。背景技术溢洪道是水库等水利建筑物的防洪设备，多筑在水坝的一侧，像一个大槽，当水库里水位超过安全限度时，水就从溢洪道向下游流出，防止水坝被毁坏。包括:进水渠、控制段、泄槽、出水渠。弯段溢洪道是水利工程中常见的溢洪道形态，水流进入弯道后，由于受到离心力作用，在整个断面内形成封闭状态的横向环流，并在纵向水流的冲击下形成顺主流方向呈螺旋状向前运动的复杂水流。现有的弯道消能导流措施多采用导流栅、斜底坎、丁坝、悬栅等辅助消能工，试图在设定距离内调整、控制弯道流态及横向环流的产生。传统针对改善弯道水流流态方面常采用导流墩、导流栅、丁坝、悬栅等辅助工程措施，多适用于宽深比较小的弯道，不兼备导流和消能两种功能，对于宽深比较大的弯道，布置导流墩、导流栅等传统的导流措施不仅无法很好地降低水面横比降，改善弯道水面流态，而且弯道水面结构紊乱，特别是布置导流栅导流墩的位置，出现水流飞溅的现象，但实际工程中宽浅弯段溢洪道、大流量引水渠道等在我国西部地区比较常见。发明内容针对现有技术中传统的弯道消能导流措施多适用于宽深比较小的弯道，不兼备导流和消能两种功能，对于宽深比较大的弯道，布置导流墩、导流栅等传统的导流措施不仅无法很好地降低水面横比降，改善弯道水面流态，弯道水面结构紊乱，特别是布置导流栅导流墩的位置，出现水流飞溅的现象的技术问题，本发明提供了一种斜底槛布置方法，通过合理设置凹岸凸岸高度，弯道段合理布置斜底槛，溢洪道水面流态得到较大改善，导流墩联合斜底槛辅助消能工后的水面结构形态得到极大改善，在弯道水流横向分布上得到了很好的分配，下游段折冲波也得到很好的改善，在水利建设领域具有广泛的适用性。本发明提供的一种斜底槛布置方法，所述的布置方法包括如下步骤：1测量弯道宽度与弯道曲率半径之比和单宽流量；2将斜底槛从弯道进口所在断面顺中轴线开始在整个弯道内依次布置；3将弯道横断面等分为X1X2……Xn，布置斜底槛后，斜底槛的消能导流作用使得横断面内各微元所分布的水流动量相等，即满足：式中：ρ为液体密度；h为测点处水深；v为测点处瞬时流速，通过上式计算各微元体动量，根据横向动量梯度的变化规律，调节斜底槛的布置参数；4斜底槛布置参数调整后，重新进行水流动量计算，根据计算结果，进一步调整斜底槛布置参数；5重复第4步，直至斜底槛布置参数对应横断面动量分布均匀。本发明中，弯道段宽度与弯道段曲率半径之比为0.25-0.45之间，单宽流量12-15m3s。本发明中，所述装置包括弯道进口直段、弯道段和出口调整段，弯道进口直段、弯道段和出口调整段依次连接设置，弯道段内设置斜底槛，斜底槛与弯道段中心线角度为18-28°。本发明中，凹岸处斜底槛高度和凸岸斜底槛高度相等，斜底槛高度与水深之比在0.15-0.25之间。本发明中，凹岸处斜底槛高度为凸岸斜底槛高度的2倍，斜底槛高度与水深之比在凸岸为0.15-0.2，斜底槛高度与水深之比在凹岸为0.2-0.25。本发明中，弯道进口直段靠近弯道段的一端设置若干组第一导流墩，出口调整段靠近弯道段的一端设置若干组第二导流墩。本发明中，第一导流墩和第二导流墩呈梭型，第一导流墩和第二导流墩截面呈柳叶型且高度与水深之比约为0.15。本发明中，斜底槛与凸岸边壁留有0.5-1.0m的距离，用以在枯水期排水。本发明中，斜底槛截面呈直角梯形。本发明中，斜底槛截面两侧呈内凹弧面。本发明的有益效果:本发明提供的一种斜底槛布置方法，由于其设计简单，适用范围广泛且工程成本较低等优点，改善了宽浅弯段溢洪道泄流时的流态，很好地降低了水面横比降，减少了水面振动和水花飞溅的情况，使得两边的建筑体能够更加稳定的存在，延长了使用寿命，在水利导流结构设计领域具有广泛的适用性。附图说明图1为本发明斜底槛布置方法及建立的导流装置结构示意图；图2为本发明斜底槛截面结构示意图一；图3为本发明斜底槛截面结构示意图二；图4为本发明第一导流墩和第二导流墩截面示意图；图5为本发明水流进入弯道的流动规律示意图；图6为本发明布置斜底槛后横断面内各微元所分布的水流动量。图1-4中，1-弯道进口直段、2-凸岸、3-出口调整段、4-凹岸、5-斜底槛、6-斜底槛靠近弯道凹面底面、7-斜底槛靠近凸岸底面、8-第一导流墩、9-第二导流墩。具体实施方式下面结合附图1-6和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。观察说明书附图5发现水流进入弯道的流动规律，在不考虑边壁折冲水流的影响下，水流进入弯道后，主流仍是沿直线前进，直到水流到达弯道边壁位置时，水流受到凹岸边壁的顶托作用，使水流强制改变流动方向，因此，在研究弯道水流形态的过程中，我们应考虑如何优化斜底槛的布置形式使水流在进入弯道后，主流方向仍能够顺应弯道的弯曲度一致变化，根据上述理论本发明提供了一种斜底槛布置方法，并利用该斜底槛布置方法获得了导流装置。实施例一：斜底槛布置方法本发明提供的一种斜底槛布置方法，所述的布置方法包括如下步骤：1测量弯道宽度与弯道曲率半径之比和单宽流量；2将斜底槛从弯道进口所在断面顺中轴线开始在整个弯道内依次布置，斜底槛主要布置在弯道段并紧贴床面，按照斜底槛的中心位置沿中轴线依次布置，布置角度为斜底槛中心位置所在断面与斜底槛之间的夹角；3将弯道横断面等分为X1X2……Xn，布置斜底槛后，斜底槛的消能导流作用使得横断面内各微元所分布的水流动量相等，如说明书附图6所示，即满足：式中：ρ为液体密度；h为测点处水深；v为测点处瞬时流速，通过上式计算各微元体动量，根据横向动量梯度的变化，调节斜底槛的布置参数；4斜底槛布置参数调整后，重新进行水流动量计算，根据计算结果，进一步调整斜底槛布置参数；5重复第4步，直至斜底槛布置参数对应横断面动量分布均匀。本发明中，弯道段宽度与弯道段曲率半径之比为0.25-0.45之间，单宽流量12-15m3s。实施例二：斜底槛布置方法建立的导流装置本发明中，所述装置包括弯道进口直段1、弯道段和出口调整1段，弯道进口直段1、弯道段和出口调整段3依次连接设置，弯道段内设置斜底槛5，斜底槛5与弯道段中心线角度为18-28°。本发明中，凹岸4处斜底槛5高度和弯道凸2岸处斜底槛5高度相等，斜底槛5高度与水深之比在0.15-0.25之间。本发明中，凹岸4处斜底槛5高度为凸岸2斜底槛5高度的2倍，斜底槛5高度与水深之比在凸岸2为0.15-0.2，斜底槛5高度与水深之比在凹岸4为0.2-0.25。本发明中，弯道进口直段1靠近弯道段的一端设置若干组第一导流墩8，出口调整段3靠近弯道段的一端设置若干组第二导流墩9。本发明中，第一导流墩8和第二导流墩9呈梭型，第一导流墩和第二导流墩截面呈柳叶型且高度与水深之比约为0.15。本发明中，斜底槛5与凸岸2边壁留有0.5-1.0m的距离，用以在枯水期排水，不至于在斜底槛5上游出现积水的现象。本发明中，斜底槛5截面呈直角梯形。本发明中，斜底槛5截面两侧呈内凹弧面。实施例三：斜底槛布置方法对导流结构布置形式优化的过程用本发明的斜底槛布置方法和传统方法布置的底槛和导流墩，传统方法布置底槛时在凸岸和凹岸均匀设置底槛，底槛前后设置圆柱或者长条形导流墩，本发明对比试验采用的是长条形导流墩。水面波浪弯道段最大绝对动水压力差本发明装置微小8889Pa传统大31111Pa本发明的斜底槛布置方法，弯道床面动水压力分布基本均匀，较传统布置最大断面压差相比，床面绝对动水压力差降低85.7％，在传统方法布置的导流墩中水面波动较大，波浪明显，水面波纹结构紊乱，飞溅明显，但是本发明导流装置水面平静，对水流的干扰减低，使得水流产生的振动、冲刷降到最低，在水利消能工设计领域具有广泛的适用性。如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

权利要求：1.一种斜底槛布置方法，其特征在于，所述的布置方法包括如下步骤：（1）测量弯道宽度与弯道曲率半径之比和单宽流量；（2）将斜底槛从弯道进口所在断面顺中轴线开始在整个弯道内依次布置；（3）将弯道横断面等分为X1、X2、……Xn，布置斜底槛后，斜底槛的消能导流作用使得横断面内各微元所分布的水流动量相等，即满足：式中：ρ为液体密度；h为测点处水深；v为测点处瞬时流速，通过上式计算各微元体动量，根据横向动量梯度的变化规律，调节斜底槛的布置参数；（4）斜底槛布置参数调整后，重新进行水流动量计算，根据计算结果，进一步调整斜底槛布置参数；（5）重复第（4）步，直至斜底槛布置参数对应横断面动量分布均匀。2.如权利要求1所述的斜底槛布置方法，其特征在于，所述弯道段宽度与弯道段曲率之比为0.25-0.45之间，单宽流量12-15m3s。3.如权利要求1所述的斜底槛布置方法布置的导流装置，其特征在于，所述装置包括弯道进口直段、弯道段和出口调整段，弯道进口直段、弯道段和出口调整段依次连接设置，弯道段内设置斜底槛，斜底槛与弯道段中心线角度为18-28°。4.如权利要求3所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述凹岸处斜底槛高度和凸岸处斜底槛高度相等，斜底槛高度与水深之比在0.15-0.25之间。5.如权利要求3所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述弯道进口直段靠近弯道段的一端设置若干组第一导流墩，出口调整段靠近弯道段的一端设置若干组第二导流墩。6.如权利要求3所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述凹岸处斜底槛高度为凸岸斜底槛高度的2倍。7.如权利要求6所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述斜底槛高度与水深之比为0.15-0.2，斜底槛高度与水深之比在凹岸为0.2-0.25。8.如权利要求3所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述斜底槛与凸岸边壁留有0.5-1.0m的距离。9.如权利要求8所述的斜底槛布置方法建立的导流装置，其特征在于，所述斜底槛截面呈直角梯形。

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