[发明专利]要素扩展型闸门控制运用曲线设计及其应用

权利要求书

1.要素扩展型闸门控制运用曲线设计，曲线设计是针对中低水头水电工程的泄水闸，当天然来水流量小于敞开闸门泄洪，但又大于工程引用流量时，要通过局部提升闸门高度，满足渲泄多余流量，其特征在于，设计计算主要条件是：

1)不降低水库的正常蓄水位；

2)泄水闸以局部开启闸门方式严格控制下泄流量，做到只泄多余流量；

3)确保闸下出流均匀平稳，消能工要产生设计所预期的流态——消力戽产生流态为稳定戽流或淹没戽流。

2.要素扩展型闸门控制运用曲线设计方法，其特征在于，该曲线是闸孔自由出流的要素扩展型闸门控制运用曲线，设计方法如下：

将曲线水力要素扩展后，用四个象限座标反映7条要素关联曲线，共包含10个要素：

1)第一象限包含三条曲线

将曲线水力要素扩展后，用四个象限座标反映7条要素关联曲线，共包含10个要素：

第一条曲线——下游水位Z_d～总来水流量Q₀关系曲线：取坝址下游某处的水位Z_d，绘制Z_d～Q₀关系曲线，主要依靠水文实测资料确定；

第二条曲线——水库水位Z_u～下泄洪水流量Q₀关系曲线：为自由溢流，按枢纽泄水建筑物结构形式，用自由溢流流量计算公式直接计算H₀与Q₀的关系数据，以此作出Z_u～Q₀关系曲线；

第三条曲线——水轮发电机组运行台数N～下游水位Z_d～发电引用流量Q_e关系曲线：用毛水头H＝上游水位Z_u-下游水位Z_d，查出厂家所提供的单台水轮机最大引用流量Q_e1，即可依据该电站实际安装机组台数N＝i，及对应的发电引用流量Q_e＝iQ_e1，绘制出N～Z_d～Q_e曲线；

2)第二象限包含二条曲线

第四条曲线——闸门开启高度(以下简称开高)e～过闸单宽流量q的关系曲线：依据堰体结构和闸门类型，逐级变更闸门开启高度e，由闸孔自由出流过闸单宽流量计算公式直接计算e与q的关系数据，以此作出e～q的关系曲线，式中：μ为闸孔自由出流的流量系数，e为闸门开高；H₀为包括行近流速水头的闸前水头，ε为垂直收缩系数；

第五条曲线——产生设计指定流态的下游水位Z_d～过闸单宽流量q～闸门开高e关系曲线：设计流态水位确定：戽流与收缩射流联合消能工，主要依靠模型试验实测资料，常规底流消能可用计算方法；

3)第三象限包含一条曲线

第六条曲线——泄水闸承担下泄流量Q_s～闸门开启孔数n～过闸单宽流量q关系曲线：应用过闸单宽流量q＝泄水闸承担下泄洪水流量Q_s/(闸孔净宽b×参加泄洪闸孔数n)的关系式，绘制n条(n＝1、2、3、…)放射状相关直线；

4)第四象限包含一条曲线

第七条曲线——总来水流量Q₀～电站机组运行台数N～泄水闸承担下泄流量Q_s关系曲线：泄水闸承担下泄流量Q_s＝总来水流量Q₀-(0～N)台机组运行引用流量Q_e-其他引出流量Q_f，绘制N～Q₀～Q_s关系曲线；