[发明专利]一种钢坝闸下游消能防冲设计方法

说明书

本发明公开一种钢坝闸下游消能防冲设计方法，根据钢坝闸溢流水舌冲砸的最远距离，确定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，避免钢坝闸底板末端下方被掏空的情况，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。

技术领域

本发明涉及钢坝闸技术领域，特别是涉及一种钢坝闸下游消能防冲设计方法。

背景技术

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。

但是钢坝闸在放水时，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，水流直接冲刷钢坝闸底板，会将钢坝闸底板末端下方掏空，形成安全隐患。因此现有的常规做法是通过在闸门下游设置消力池或水垫塘或防冲底板，来解决钢坝闸底板末端下方掏空的问题。但是现阶段没有相应的规范要求及计算方法，明确需要设置的消力池或水垫塘或防冲底板的长度，因此现阶段只能按照常规的消能公式来计算，但是常规的消能公式所对应的水流形态与钢坝闸所对应的水流形态不同，因此导致此种计算方法虽然能够解决钢坝闸底板末端下方掏空的问题，但是使用此种方法计算出的消力池或水垫塘或防冲底板的长度会非常长，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防冲设计方法，以解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢坝闸下游消能防冲设计方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢坝闸下游消能防冲设计方法，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、确定钢坝闸下游消能结构的长度L_池：

L_池＝ζ₁×L_抛                                            (2)

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)；

ζ₁为消能防冲范围计算系数。

优选的，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+Δ₁                                             (3)

S03、确定钢坝闸转轴中心与下游河底高差Δ₂，(单位：m)；