一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法技术

本发明专利技术公开一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法，根据钢坝闸溢流水舌冲砸的范围区间，确定钢坝闸下游护坦的长度。通过本发明专利技术提供的钢坝闸下游消能防冲设计方法确定的钢坝闸下游消能结构的最小长度，能够将实际冲击翻滚区范围包括在内，根据该值设置消力池或水垫塘长度，可以减少工程施工量的同时，降低了施工成本，并且可以确保闸后消能结构的安全性。并且可以确保闸后消能结构的安全性。并且可以确保闸后消能结构的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法


[0001]本专利技术涉及钢坝闸
，特别是涉及一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法。

技术介绍

[0002]钢坝闸是一种新型可调控溢流闸门，它有土建结构、带固定轴的钢闸门门体、启闭设备等组成。由于它可以设计的比较宽，可以省去闸孔闸墩，所以不仅结构简单，可以节省不少土建投资，而且可以立门蓄水，卧门行洪排涝，适当开启调节水位，还可以利用闸门门顶过水，形成人工瀑布的景观效果。
[0003]现有技术中，钢坝闸在放水时，由于钢坝闸独特的泄流形态及其门后水舌抛射范围和其水流振荡特性，为避免水流对河床进行冲刷破坏，一般在钢坝闸的下游设置消能结构和/或护坦，但是钢坝闸在放水时，由于钢坝闸独特的泄流形态，如采用常规的消能公式来计算，钢坝闸的下游需要防护的区域长度会很长，直接导致工程施工量的增加，提高了施工成本。为此，提出一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法，以解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法，具体包括以下步骤：
[0006]S1、确定钢坝闸溢流水舌冲砸的最远距离L
抛
：
[0007]L
抛
＝L
s
+L
p
ꢀꢀ
(1)
[0008]其中，
[0009]L
s
为闸门开启过程中闸门水平投影长度，(单位：m)；
[0010]L
p
为水流平抛冲砸底板最远距离，(单位：m)；
[0011]S2、确定钢坝闸下游护坦的长度L
防护
：
[0012]L
防护
＝ζ2×
L
抛
ꢀꢀ
(2)
[0013]其中，
[0014]L
防护
为钢坝闸下游护坦的尾部距闸门转轴中心距离，(单位：m)；
[0015]ζ2为消能防冲范围计算系数。
[0016]优选的，还包括：
[0017]S0、在钢坝闸上游设置挡水坎，确定挡水坎顶部至闸门顶部距离H，(单位：m)；
[0018]S01、确定钢坝闸转轴中心与上游挡水坎顶部的高差Δ1，(单位：m)；
[0019]S02、确定闸门的旋转半径R：
[0020]R＝H+Δ1ꢀꢀ
(3)
[0021]S03、确定钢坝闸转轴中心与下游河底高差Δ2，(单位：m)；
[0022]S04、确定钢坝闸溢流水头高度Δh，(单位：m)。
[0023]优选的，根据式(3)，闸门开启过程中闸门水平投影长度L
s
：
[0024]L
s
＝R
×
SINθ
ꢀꢀ
(4)
[0025]其中，θ为闸门开启竖直角度；
[0026]根据式(3)，水流平抛冲砸底板最远距离L
p
：
[0027][0028]根据式(1)、式(4)和式(5)，钢坝闸溢流水舌冲砸的最远距离L
抛
：
[0029][0030]根据式(2)和式(6)确定钢坝闸下游护坦的最小长度。
[0031]优选的，消能防冲范围计算系数计算公式为：
[0032][0033]根据式(2)、式(6)和式(7)，得出：
[0034][0035]L
池
为钢坝闸下游护坦的最小长度。
[0036]优选的，在钢坝闸下游设置有消能结构时，根据式(8)，消能结构下游护坦长度的计算公式为：
[0037]L
护坦
＝L
防护
‑
L
池
ꢀꢀ
(9)
[0038]其中，L
池
为钢坝闸下游消能结构的尾部距闸门转轴中心距离，(单位：m)；L
池
的计算公式为：
[0039][0040]L
护坦
为钢坝闸下游护坦的最小长度。
[0041]本专利技术公开了以下技术效果：
[0042]通过本专利技术提供的钢坝闸下游消能防冲设计方法确定的钢坝闸下游消能结构的最小长度，能够将实际冲击翻滚区范围包括在内，根据该值设置消力池或水垫塘长度，可以减少工程施工量的同时，降低了施工成本，并且可以确保闸后消能结构的安全性。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1为钢坝闸立门挡水时溢流水舌抛射示意图；
[0045]图2为钢坝闸开启后闸门向下游倾斜时溢流水舌抛射示意图；
[0046]图3为溢流水舌平抛运动示意图；
[0047]图4为钢坝闸与泵站组合布置门高3.35m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0048]图5为钢坝闸与泵站组合布置门高3.9m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0049]图6为钢坝闸与泵站组合布置门高4.5m、溢流0.4m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0050]图7为钢坝闸与泵站组合布置门高4.5m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0051]图8为钢坝闸单孔布置门高5.5m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0052]图9为钢坝闸单孔布置门高6.5m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0053]图10为钢坝闸单孔布置门高7.5m、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0054]图11为钢坝闸门高6.5m、开启角度30
°
、溢流0.5m抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0055]图12为钢坝闸开启角度30
°
、不同溢流水头高度抛射水舌及消能防护范围关系图；
[0056]图13为16m单孔钢坝闸溢流0.5m、不同开启角度消能防冲范围关系图；
[0057]图14为16m单孔钢坝闸开度30
°
、不同下游水深消能防冲范围关系图；
[0058]图15为钢坝闸开度30
°
、不同溢流水头高度消能防冲范围关系图。
具体实施方式
[0059]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0060]为使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢坝闸下游消能安全区域设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、确定钢坝闸溢流水舌冲砸的最远距离L
抛
：L
抛
＝L
s
+L
p
ꢀꢀ
(1)其中，L
s
为闸门开启过程中闸门水平投影长度，(单位：m)；L
p
为水流平抛冲砸底板最远距离，(单位：m)；S2、确定钢坝闸下游护坦的长度L
防护
：L
防护
＝ζ2×
L
抛
ꢀꢀ
(2)其中，L
防护
为钢坝闸下游护坦的尾部距闸门转轴中心距离，(单位：m)；ζ2为消能防冲范围计算系数。2.根据权利要求1所述的钢坝闸下游消能防冲设计方法，其特征在于，还包括：S0、在钢坝闸上游设置挡水坎，确定挡水坎顶部至闸门顶部距离H，(单位：m)；S01、确定钢坝闸转轴中心与上游挡水坎顶部的高差Δ1，(单位：m)；S02、确定闸门的旋转半径R：R＝H+Δ1ꢀꢀ
(3)S03、确定钢坝闸转轴中心与下游河底高差Δ2，(单位：m)；S04、确定钢坝闸溢流水头高度Δh，(单位：m)。3.根据权利要求2所述的钢坝闸下游消能防冲设计方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈发展，丁盛，王新，曹琦，王晓刚，孟辉，董家，韩红波，王国美，冷晴，陈敏，蔡雪峰，单瑾，谢庭强，侍贤瑞，陈雪梅，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：