抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法，涉及水渠设计技术领域，为解决水流失稳和滚波导致渠道实际水深远大于设计水深的问题。所述抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法包括：确定渠道的起点与终点；将渠道分为水流失稳段和水流回稳段，水流失稳段与水流回稳段交错分布且相互连通；水流回稳段的坡度小于水流失稳段的坡度；水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；水流失稳段与水流回稳段中，均满足h≤nh0，其中，h为实际水深，h0为设计水深，n≤1.5。上述设计方法设计出的渠道可抑制水流滚波的产生，从而使得实际水深与设计水深之间的比值减小。

【技术实现步骤摘要】
抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法
本专利技术涉及水渠设计
，尤其是涉及一种抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法。
技术介绍
目前，在坡度较大的渠道中，通常会出现水流失稳和滚波的现象，这种现象给渠道带来较多不利影响。在出现水流失稳和滚波的渠道中，实际的最高水位很大程度超过设计水位，从而导致水流漫出渠道，造成渠道周边的洪水。不断变化的水压影响渠道的稳定性，增加渠道建筑的安全隐患，增加渠道建筑破损和垮塌的可能性，减少渠道的使用寿命。此外，水流失稳和滚波将造成强烈的掺气作用，导致渠道中的雾化现象，影响渠道视觉。为了避免水流漫出渠道，在现有技术的一种应对方式中，在渠道上设置渠岸超高，渠岸超高是超出渠道设计水位的渠岸部分，也就是说，通过增加渠道的高度来避免水流漫出形成洪水。但是，这种方法不会抑制水流失稳和滚波的发生，滚波带来的变化水压会增加渠道建筑破损甚至垮塌的可能性，增加安全隐患。因此，如何抑制渠道中水流的滚波的形成成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，以解决现有技术中存在的滚波导致渠道实际水深远大于设计水深的技术问题。本专利技术提供的抑制水流滚波的渠道的设计方法，包括：确定渠道的起点与终点；将所述渠道分为至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，所述水流失稳段与所述水流回稳段交错分布且相互连通；所述水流回稳段的坡度小于所述水流失稳段的坡度；所述水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；所述水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；所述水流失稳段与所述水流回稳段中，均满足h≤nh0，其中，h为实际水深，h0为设计水深，n≤1.5。在上述技术方案中，进一步地，所述水流失稳段满足1＜n≤1.2。在上述技术方案中，进一步地，所述水流回稳段满足1≤n≤1.2。在上述技术方案中，进一步地，还包括检验过程，所述检验过程包括：计算所述渠道的设计水深；计算所述渠道的实际水深；对比所述渠道的设计水深以及实际水深，从而检验实际水深是否满足不超过设计水深的1.2倍的条件。在上述技术方案中，进一步地，所述检验过程如下：根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度，通过公式计算出所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的设计水深；根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度建立数学模型，计算出所述渠道中各所述水流失稳段和所述水流回稳段的实际最大水深；比较计算得出的所述渠道的设计水深和实际最大水深，验证所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的坡度值和长度值是否合理。相对于现有技术，本专利技术所述的抑制水流失稳和滚波的渠道具有以下优势：通过本专利技术所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法设计出的渠道，通过将整个渠道分为水流失稳段和水流回稳段，且使得水流回稳段的坡度小于渠道的平均坡度，从而在水流未形成滚波的时候就进入坡度较小的水流回稳段，使得水流回稳，从而避免水流形成滚波。由于在本专利技术所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法设计出的渠道中，抑制了渠道中滚波的形成，因此实际水深更加接近设计水深，实际水深与设计水深之间的比值降低，从而有效避免水流漫溢形成洪水，也减轻了水流对渠道侧壁的压力。本专利技术的另一目的在于提出一种抑制水流失稳和滚波的渠道，以解决现有技术中存在的滚波导致渠道实际水深远大于设计水深的技术问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种抑制水流失稳和滚波的渠道，适用于上述技术方案所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，包括：至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，所述水流失稳段与所述水流回稳段交错分布且相互连通，所述水流失稳段的坡度大于所述水流回稳段的坡度；所述水流失稳段与所述水流回稳段中，均满足h≤nh0，其中，h为实际水深，h0为设计水深，n≤1.5；所述水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；所述水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9。在上述技术方案中，进一步地，所述水流失稳段的水流方向与所述水流回稳段的水流方向不同。在上述技术方案中，进一步地，所述水流失稳段的水流方向与所述水流回稳段的水流方向相同。在上述技术方案中，进一步地，所述渠道的至少部分区间的侧面向上设置有渠道超高。在上述技术方案中，进一步地，所述渠道的至少部分区间的底部粗糙度与其他区间的底部粗糙度不同。在上述技术方案中，进一步地，所述渠道的所有区间的底部粗糙度相同。在上述技术方案中，进一步地，所述渠道的至少部分区间的横截断面形状与其他区间的横截断面形状不同。在上述技术方案中，进一步地，所述渠道的所有区间的横截断面形状相同。所述抑制水流失稳和滚波的渠道与上述抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。图1为本专利技术实施例提供的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法中作为对照组的未使用本专利技术设计方法的普通渠道的剖视图；图2为本专利技术实施例提供的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法中使用本专利技术设计方法的渠道的剖视图；图3为图2中抑制水流失稳和滚波的渠道的俯视图；图4为本专利技术实施例提供的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法中作为对照组的未使用本专利技术设计方法的普通渠道与使用本专利技术设计方法的抑制滚波渠道的实际最大水深与渠道位置的关系示意图；图5为本专利技术实施例提供的抑制水流失稳和滚波的渠道设计方法中另一种使用本专利技术设计方法的抑制水流失稳和滚波渠道的剖视图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域所有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。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的所有技术人员而言，可以在具体情况下理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例一本专利技术实施例提供的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，包括：确定渠道的起点与终点；将渠道分为至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，水流失稳段与水流回稳段交错分布且相互连通；水流回稳段的坡度小于水流失稳段的坡度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，包括：确定渠道的起点与终点；将所述渠道分为至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，所述水流失稳段与所述水流回稳段交错分布且相互连通；所述水流回稳段的坡度小于所述水流失稳段的坡度；所述水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；所述水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；所述水流失稳段与所述水流回稳段中，均满足h≤nh0，其中，h为实际水深，h0为设计水深，n≤1.5。

【技术特征摘要】
1.一种抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，包括：确定渠道的起点与终点；将所述渠道分为至少一个水流失稳段和至少一个水流回稳段，所述水流失稳段与所述水流回稳段交错分布且相互连通；所述水流回稳段的坡度小于所述水流失稳段的坡度；所述水流失稳段的设计傅汝德数的范围为2.6～3.0；所述水流回稳段的设计傅汝德数的范围为1.5～1.9；所述水流失稳段与所述水流回稳段中，均满足h≤nh0，其中，h为实际水深，h0为设计水深，n≤1.5。2.根据权利要求1所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，所述水流失稳段满足1＜n≤1.2。3.根据权利要求2所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，所述水流回稳段满足1≤n≤1.2。4.根据权利要求3所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，还包括检验过程，所述检验过程包括：计算所述渠道的设计水深；计算所述渠道的实际水深；对比所述渠道的设计水深以及实际水深，从而检验实际水深是否满足不超过设计水深的1.2倍的条件。5.根据权利要求4所述的抑制水流失稳和滚波的渠道的设计方法，其特征在于，所述检验过程如下：根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度，通过公式计算出所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的设计水深；根据所述渠道中各所述水流失稳段和各所述水流回稳段的流量、坡度和粗糙度建立数学模型，计算出所述渠道中各所述水流失稳段和所述水流回稳段的实际最大水深；比较计算得出的所述渠道的设计水深和实际最大水深，验证所述渠...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄子一，
申请(专利权)人：黄子一，
类型：发明
国别省市：北京,11