[发明专利]一种消防救援形成V字流流态的水道及流态设计方法

权利要求书

1.一种消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述消防救援形成V字流流态的水道包括自上而下依次连通的供水系统(4)、上游矩形水道(1)、渐变段水道(2)、下游倒梯形水道(3)、以及蓄水池/回水系统(5)；

所述上游矩形水道(1)的底板为水平面，所述渐变段水道(2)的底板为斜坡面，所述下游倒梯形水道(3)的底板为斜坡面；

所述上游矩形水道(1)的边墙为铅直面，所述下游倒梯形水道(3)的边墙为倾斜面；

所述渐变段水道(2)的边墙具有将上游矩形水道(1)的边墙铅直面渐变为下游倒梯形水道(3)的边墙倾斜面的导流元件；

所述导流元件为直角楔形体(21)，且直角楔形体(21)的尖端朝向上游矩形水道(1)；

所述流态设计方法包括如下步骤：

V字流波前角β的计算方法为：

V字流尖端水深h的计算方法为：

V字流斜边长度L的计算方法为：

其中，q为水道单宽流量，v为V字流的开口端流速，Fr为渐变段末端弗劳德数，θ为直角楔形体(21)的底部斜边扩展角度，b为直角楔形体(21)的宽度，B为上游矩形水道的宽度；V字流波前角β为急流和缓流的交界线与水道中心线的夹角，2β为V字流两个斜边的夹角，L为V字流斜边长度，V字流尖端水深h为急流和缓流的交界线交汇点处的水深。

2.根据权利要求1所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述直角楔形体(21)的长度l为1.0m～3.0m，宽度b为0.5m～1.0m，高度d为0.5m～1.5m，直角楔形体(21)底部斜边扩展角度θ为15°～45°。

3.根据权利要求2所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，θ为15°～30°。

4.根据权利要求1所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述渐变段水道(2)和下游倒梯形水道(3)的底板共面。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述下游倒梯形水道(3)的边墙相对底板的倾斜坡度为1︰2～1︰1。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述下游倒梯形水道(3)的边墙相对底板的倾斜坡度为1:1.8～1︰1.5。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的消防救援形成V字流流态的水道的流态设计方法，其特征在于，所述V字流波前角β为34.35°，V字流的两个斜边夹角为68.7°，V字流尖端水深h为0.67m，V字流斜边长度L为8.4m。