[发明专利]基于泄水孔出流特征的富水隧道地层水头测算方法及装置

权利要求书

1.一种基于泄水孔出流特征的富水隧道地层水头测算方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，根据泄水孔出流特征，测量出水流平抛运动下降高度、平抛运动水平距离，计算泄水孔出水口速度水头；所述步骤S1具体包括：

S11、根据隧道泄水孔出流特征，获得出流水流平抛运动下降高度、平抛运动水平距离、重力加速度；

S12、基于平抛运动基本公式计算隧道泄水孔出流水流流速；

S13、依据流体力学基本公式计算泄水孔出水口速度水头：

（2）；

S2，根据泄水孔材料属性，收集泄水孔长度、泄水孔孔径、出流水流密度、出流水流粘滞系数，计算泄水孔沿程损失水头；所述步骤S2具体包括：

S21、根据富水隧道泄水孔出流特征和相关设计资料，获得相关参数，包括泄水孔长度、泄水孔孔径、出流水流密度、出流水流粘滞系数；

S22、根据流体力学基本公式计算出流水流雷诺数：

（3）

S23、根据出流水流雷诺数计算沿程水头损失系数：

（4）

S24、根据沿程水头损失系数计算泄水孔沿程损失水头：

（5）；

S3，根据泄水孔出流水流流速、泄水孔孔径、泄水孔流量系数，计算泄水孔入水口孔口损失水头；所述步骤S3具体包括：

S31、根据泄水孔出流水流流速、泄水孔孔径，计算出流水流流量：

（6）

S32、根据泄水孔出流特征和泄水孔孔壁混凝土结构参数，测量泄水孔流量系数；

S33、计算泄水孔入水口孔口损失水头：

（7）；

S4，通过所述泄水孔出水口速度水头、泄水孔沿程损失水头、泄水孔入水口孔口损失水头的代数和计算得到富水隧道地层水头。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：S5，将所述富水隧道地层水头发送给监控终端，所述监控终端将所述富水隧道地层水头以可视化的形式显示在所述监控终端中。

3.一种基于泄水孔出流特征的富水隧道地层水头测算装置，其特征在于：其包括如下单元：

泄水孔出水口速度水头获取单元，用于根据泄水孔出流特征，测量出水流平抛运动下降高度、平抛运动水平距离，计算泄水孔出水口速度水头；所述泄水孔出水口速度水头获取单元包括如下子单元：

泄水孔出水口参数获取单元、用于根据隧道泄水孔出流特征，获得出流水流平抛运动下降高度、平抛运动水平距离、重力加速度；

泄水孔出水口速度水头水流流速获取单元、用于基于平抛运动基本公式计算隧道泄水孔出流水流流速；

泄水孔出水口速度水头计算单元、用于依据流体力学基本公式计算泄水孔出水口速度水头：

（9）；

泄水孔沿程损失水头获取单元，用于根据泄水孔材料属性，收集泄水孔长度、泄水孔孔径、出流水流密度、出流水流粘滞系数，计算泄水孔沿程损失水头；所述泄水孔沿程损失水头获取单元包括如下子单元：

泄水孔沿程损失水头参数获取单元、用于根据富水隧道泄水孔出流特征和相关设计资料，获得相关参数，包括泄水孔长度、泄水孔孔径、出流水流密度、出流水流粘滞系数；

泄水孔沿程损失水头出流水流雷诺数获取单元、用于根据流体力学基本公式计算出流水流雷诺数：

（10）

沿程水头损失系数获取单元、用于根据出流水流雷诺数计算沿程水头损失系数：

（11）

泄水孔沿程损失水头计算单元、用于根据沿程水头损失系数计算富水隧道泄水孔沿程损失水头：

（12）；

泄水孔入水口孔口损失水头获取单元，用于根据泄水孔出流水流流速、泄水孔孔径、泄水孔流量系数，计算泄水孔入水口孔口损失水头；泄水孔入水口孔口损失水头获取单元还包括如下子单元：

泄水孔入水口孔口损失水头参数获取单元、用于根据泄水孔出流水流流速、泄水孔孔径，计算出流水流流量：

（13）

富水隧道泄水孔流量系数获取单元、用于根据泄水孔出流特征和泄水孔孔壁混凝土结构参数，测量泄水孔流量系数；

泄水孔入水口孔口损失水头计算单元、用于计算泄水孔入水口孔口损失水头：

（14）；

富水隧道地层水头获取单元，用于通过述泄水孔出水口速度水头、泄水孔沿程损失水头、泄水孔入水口孔口损失水头的代数和计算得到富水隧道地层水头。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述装置还包括：监控单元，用于将所述富水隧道地层水头发送给监控终端，所述监控终端将所述富水隧道地层水头以可视化的形式显示在所述监控终端中。