[发明专利]用于过水围堰消能平台的水垫池方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程技术，特别涉及一种采用水垫池技术的用于过水围堰消能平台的水垫池方法，属于水利工程领域。

背景技术

水利工程中，过水围堰参与溢洪，可减小导流建筑物的规模，具有降低工程造价、缩短工期的优势。采用围堰过流可以解决按全年挡水设计时工程量较大、水工布置困难的问题，是山区河流较为经济、合理的导流方式。

作为临时水工建筑物，过水围堰的抗冲刷能力相对较弱。溢洪时一旦堰面、堰脚局部冲开缺口、填充料被掏，最终有可能导致发生溃堰事故，将严重影响施工、危胁下游安全。为此有必要寻求改善过水围堰水力条件的方法，减轻水流对护面的冲刷，保障过水围堰安全。目前解决此问题的途径主要是：在过水围堰的背水面设置消能平台，使得水流沿堰面斜冲加速后转向，从急流过渡为缓流，即通过水跃与下游衔接，同时达到消能的作用。由于消能平台上水流急转向、其底流速较大，采用该方法其消能平台底板承受的冲击力和脉动压力均较大。特别在过水围堰落差较大时，为实现水流转向和消能防冲，需要有较长的消能平台，这样的话工程量会增加很多，作为临时的水工建筑物来说不太经济。

因此，本课题组经研究探索并结合实际工程，找到一种用于过水围堰消能平台的水垫池方法，该方法较目前的其他消能方法更为经济实用，并能获得更为理想的消能防冲效果，以实现安全溢洪，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种用于过水围堰消能平台的水垫池方法。该水垫池方法是在过水围堰消能平台设置水垫池，通过对过水围堰消能平台设置的水垫池长度和深度进行设计计算，从而达到改善过水围堰消能平台的消能防冲效果，并减轻了水流对下游护面及堰脚的冲刷破坏；以完成本发明所提出的发明任务。

为实现上述目的，本发明采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明用于过水围堰消能平台的水垫池方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）根据过水围堰溢洪时消能平台水跃跃前水深h₁、跃前断面流速V₁，根据弗汝德数公式，计算水跃跃前弗汝德数F_r；

（2）根据过水围堰消能平台水跃跃前水深h₁和弗汝德数F_r，由自由水跃跃长公式Lj=9.4h₁(F_r-1)，计算自由水跃长度L_j，由此确定出消能平台总长度L=（0.6～0.8）L_j；

（3）定义水垫池长度系数K_s等于水垫池长度L_s与消能平台总长度L之比，即K_s=L_s/L，根据跃前的弗汝德数F_r，确定出水垫池长度系数K_s的值，再由定义的水垫池长度系数K_s，反算出水垫池的长度L_s=K_s·L；

（4）结合消能平台前堰面坡度n、水流流速方向；综合分析确定出水垫池的深度h_s与水垫池长度L_s的比值关系，h_s/L_s=(0.3～0.5)n。

上述方案中，所述的水垫池长度L_s应小于过水围堰消能平台总长度L。

上述方案中，所述水垫池长度系数K_s应满足K_s＜1。

本发明所述消能平台总长度L=（0.6～0.8）L_j是根据理论研究并结合实践经验计算出来的；所述水垫池长度系数K_s=L_s/L也是根据理论研究再结合实践经验定义的；水垫池深度h_s与水垫池长度L_s的比值h_s/L_s=(0.3～0.5)n，也是根据理论研究并结合实践经验得出的。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益的技术效果：

1、本发明采用的水垫池方法，将消能平台底部转变成为柔性底板，对从堰面下来的射流以柔性作用吸收冲击力，并有效降低底部流速，可避免消能平台底板发生过大的脉动压力，保证了消能平台水流平稳转向和消能防冲的要求，从而实现安全溢洪。