[发明专利]一种恢复水库拦沙库容的设计方法及坝体结构

权利要求书

1.一种恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定非常排沙底孔的闸底板高程；

S2：确定非常排沙底孔的泄流规模；

S3：确定非常排沙底孔的启用条件；

S4：计算分析设置非常排沙底孔对拦沙库容的恢复效果。

2.根据权利要求1所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：步骤S1中，非常排沙底孔的闸底板高程要低于死水位和泄洪排沙深孔，以便水库非常排沙运用时能够起到恢复拦沙库容的作用，同时需避免非常排沙底孔因泥沙淤积而淤堵。

3.根据权利要求2所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：通过物理模型试验确定非常排沙底孔的闸底板高程，非常排沙底孔的闸底板高程低于泄洪排沙深孔的底板高程10m～20m。

4.根据权利要求1所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：步骤S2中，针对不同泄流规模进行库区泥沙冲淤计算，计算分析不同泄流规模时水库库容恢复情况，确定非常排沙底孔的泄流规模，非常排沙底孔的泄流规模需满足工程投资与恢复拦沙库容效益的技术经济比较的要求。

5.根据权利要求1所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：步骤S2中，非常排沙底孔的泄流规模按不小于水库坝址处一年一遇洪峰流量确定。

6.根据权利要求1所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：步骤S3中，针对不同水沙条件时闸门启用后进行库区泥沙冲淤计算，协调闸门启用时机、排沙水量和水库排沙效果之间的关系，确定最优的闸门启用水沙条件。

7.根据权利要求1所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：步骤S4中，采用《泥沙设计手册》推荐的数学模型进行库区泥沙冲淤计算。

8.根据权利要求7所述的恢复水库拦沙库容的设计方法，其特征在于：数学模型采用水流连续方程、水流运动方程、泥沙连续方程和河床变形方程联解求得；

水流连续方程：

水流运动方程：

泥沙连续方程：

河床变形方程：

其中：Q-流量；x-流程；g-重力加速度；A-过水面积；Z-水位；J-能坡；k-粒径组；S-含沙量；A_d-冲淤面积；t-时间；γ-淤积物干容重；Z_b-冲淤厚度；α-恢复饱和系数；ω-泥沙沉速；S^*-水流挟沙力。

9.一种恢复水库拦沙库容的坝体结构，坝体上设有至少一个泄洪排沙深孔，其特征在于：坝体上还设有非常排沙底孔，非常排沙底孔的闸底板高程、泄流规模和启用条件根据权力要求1至8中任一项所述的恢复水库拦沙库容的设计方法确定。

10.根据权利要求9所述的恢复水库拦沙库容的坝体结构，其特征在于：非常排沙底孔为两个，分别设置在泄洪排沙深孔的两侧，非常排沙底孔的闸底板高程低于泄洪排沙深孔的闸底板高程18m。