一種“九龍出口”在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及出水口水力銜接工程的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種"九龍出口"在水工、水 力工程出口連接段的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 生態(tài)水力和景觀水力學(xué)是當(dāng)前國(guó)際上研究的新興熱點(diǎn)學(xué)科，是水動(dòng)力學(xué)與生態(tài)景 觀理論之間相互作用的一口新興的交叉學(xué)科。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，景觀水力學(xué)的研究 對(duì)象一般是復(fù)雜現(xiàn)實(shí)環(huán)境下大尺度的水利景觀，其水力特性的計(jì)算要求不同于傳統(tǒng)泄洪、 過(guò)流等水力學(xué)，一方面缺乏相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)參考，另一方面由于景觀工程范圍大、形 式多樣、邊界條件復(fù)雜多變，進(jìn)行二維簡(jiǎn)化計(jì)算往往不具有適用性和科學(xué)性，無(wú)法把握大尺 度下景觀水力特性。
[0003] 從數(shù)值模擬的角度考慮，景觀水力學(xué)仍屬于流體力學(xué)范疇，其基本力學(xué)規(guī)律必然 遵循牛頓經(jīng)典力學(xué)的理論，因此質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律等流體運(yùn)動(dòng) 的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律仍然適用?；诖?，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬技術(shù)就存在其在景觀水力 學(xué)仿真中應(yīng)用的根本前提。通過(guò)求解描述流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)方程、運(yùn)動(dòng)方程和能量方程等微 分方程，得到計(jì)算區(qū)域內(nèi)的所有物理量的時(shí)、空分布規(guī)律，并可W通過(guò)高性能計(jì)算機(jī)的圖像 動(dòng)態(tài)顯示流動(dòng)場(chǎng)景，達(dá)到掌握水力學(xué)運(yùn)動(dòng)特性W及優(yōu)化大尺度景觀建筑物體型的目的。
[0004] 在實(shí)際工程中，由于引水箱涵出口單寬流量大，流速大，直接接入上池后可能會(huì)導(dǎo) 致上池水面大幅度、不均勻波動(dòng)，因此需設(shè)計(jì)合理、美觀的出水口水力銜接工程，為上潭提 供平靜水面的景觀效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種"九龍出口 "在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，不僅 充分利用水能、保證了各出水口出流流態(tài)一致，實(shí)現(xiàn)了出口連接段良好的出流效果。
[0006] 出水口水力銜接工程是保證水景效果的重要條件，本發(fā)明的技術(shù)方案是分別在工 程出口連接段處設(shè)計(jì)九個(gè)出水口，具體為： 在W中屯、噴泉為中屯、的160°范圍內(nèi)，根據(jù)地形確定半徑為R的圓周上設(shè)置9個(gè)出水口， 出水口箱涵采用變截面封閉矩形，保證9個(gè)出水口出流基本一致。
[0007] 所述的出水口箱涵變截面的確定方法是；出水口箱涵中的水對(duì)各個(gè)出水口進(jìn)行均 勻分流，令每個(gè)出水口的流量、流速均相等，即每個(gè)出水口的過(guò)水面積相等，根據(jù)過(guò)水面積 分別對(duì)出水口斷面尺寸、過(guò)水箱涵斷面尺寸進(jìn)行計(jì)算確定出水口箱涵截面，若各出水口的 流速分布基本一致，則該設(shè)計(jì)滿足要求。
[0008] 設(shè)計(jì)時(shí)由于睹坎漸變使截面減小會(huì)在臺(tái)階前形成一小塊水流流速較小的區(qū)域，造 成水流流態(tài)不是很理想，水流不均勻，因此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將睹坎優(yōu)化設(shè)計(jì)成緩坎，即；將靠 近箱涵附近的出水口底板抬高15畑1，中間部位的出水口底板抬高5~10cm左右，距箱涵出 水口最遠(yuǎn)的出水口底板維持原高程。
[0009] 采用FL肥NT軟件對(duì)S維模型再次進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，按照W上方法進(jìn)行試算，直到 各出水口水流流速、水流流量基本一致，并且在截面突變部位不會(huì)出現(xiàn)明顯的水流流速突 變情況為止，最終確定九個(gè)出水口的斷面尺寸、出水箱涵各斷面的尺寸W及底板高程。
[0010] 所述的9個(gè)出水口箱涵截面寬1. 7m，高2m。出水口箱涵凈空占總高的15%。各出 水口水流流速最大相差0. 399mVs。
[0011] 傳統(tǒng)的出口連接段設(shè)計(jì)，是指直接用引水箱涵、進(jìn)口連接段箱涵將上游水源的水 引入上池，由于引水箱涵出口單寬流量大，流速也較大，直接接入上池后可能會(huì)導(dǎo)致上池水 面大幅度、不均勻波動(dòng)，難W體現(xiàn)上池靜態(tài)水景觀效果，且出流較為生硬。本發(fā)明與傳統(tǒng)的 出口連接段設(shè)計(jì)相比，采用九龍出口設(shè)計(jì)方案，不僅充分利用水能、保證了各出水口出流流 態(tài)一致，實(shí)現(xiàn)了出口連接段良好的出流效果，而且保證了平靜水面的景觀效果，具有良好的 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的"九龍出口"剖面位置示意俯視圖。圖中a表示出水口箱涵，b表 示進(jìn)口連接段箱涵，C表示引水箱涵；0表示中屯、噴泉(池子中屯、)，1、2、3、4、5、6、7、8、9分別 表示出水口 1、出水口 2、出水口 3、出水口 4、出水口 5、出水口6、出水口 7、出水口8、出水口 9 ;10-10、11-11、12-12、13-13、14-14、15-15、16-16、17-17、18-18 分別表示出水口 箱涵典 型位置截面。
[0013] 圖2是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面1-1的剖面示意圖。
[0014] 圖3是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面2-2的剖面示意圖。
[001引圖4是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面3-3、4-4、5-5的剖面示意圖。
[001引圖5是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面6-6的剖面示意圖。
[0017] 圖6是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面8-8的剖面示意圖。
[0018] 圖7是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面10-10的剖面示意圖。
[0019] 圖8是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面12-12的剖面示意圖。
[0020] 圖9是本發(fā)明的"九龍出口"中斷面14-14U6-16的剖面示意圖。
[0021] 圖10是本發(fā)明的"九龍出口"各出水口及剖面S維展示示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，在W中屯、噴泉為中屯、的160°范圍內(nèi)，根據(jù)地形確定半徑為R的圓周 上設(shè)置9個(gè)出水口，出水口箱涵采用變截面封閉矩形，保證9個(gè)出水口出流基本一致，各出 水口水流流速最大相差0. 399mVs。
[0023] 所述的出水口箱涵變截面的確定方法是；出水口箱涵中的水對(duì)各個(gè)出水口進(jìn)行均 勻分流，假定每個(gè)出水口流速均為Im/s，出水口箱涵中總流量為23mVs，出水口箱涵中的水 對(duì)各個(gè)出水口進(jìn)行均勻分流，令每個(gè)出水口的流量均相等，根據(jù)過(guò)水面積分別對(duì)出水口斷 面尺寸、過(guò)水箱涵斷面尺寸進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；根據(jù)過(guò)水面積分別對(duì)出水口斷面尺寸、過(guò)水箱涵 斷面尺寸進(jìn)行計(jì)算確定出水口箱涵截面，若各出水口的流速分布基本一致，則該設(shè)計(jì)滿足 要求。
[0024] 設(shè)計(jì)時(shí)由于睹坎漸變使截面減小會(huì)在臺(tái)階前形成一小塊水流流速較小的區(qū)域，造 成水流流態(tài)不是很理想，水流不均勻，因此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將睹坎優(yōu)化設(shè)計(jì)成緩坎，例如將 靠近箱涵附近的出水口底板抬高15畑1，中間部位的出水口底板抬高5~10cm左右，距箱涵 出水口最遠(yuǎn)的出水口底板維持原高程。
[0025] 采用FL肥NT軟件對(duì)S維模型再次進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，按照W上方法進(jìn)行試算，直到 各出水口水流流速、水流流量基本一致，并且在截面突變部位不會(huì)出現(xiàn)明顯的水流流速突 變情況為止，最終確定九個(gè)出水口的斷面尺寸、出水箱涵各斷面的尺寸W及底板高程。
[0026] 實(shí)施例1; (1)對(duì)牛欄江一濱池補(bǔ)水工程出口連接段進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，出水口箱涵采用變截面封閉 矩形，9個(gè)出水口截面寬1. 7m，高2m，采用FLUENT軟件對(duì)S維模型進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，各出水 口水流流速分布一致，但由于睹坎設(shè)計(jì)使得坎前局部區(qū)域的水流流速較低，需對(duì)該體型進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0027] (2)將睹坎改為緩坡，同時(shí)將靠近箱涵附近的出水口底板抬高15cm，半遠(yuǎn)的抬高 10cm和5畑1，最遠(yuǎn)的兩個(gè)維持原高程。
[0028] (3)考慮引水箱涵70°轉(zhuǎn)彎對(duì)出水口出流的影響，各出水口的流量之間最大相差 0.399mVs，各出水口的流量分配較均勻，引水箱涵70°轉(zhuǎn)彎造成了一定的水頭損失，但對(duì) 九龍出口的流態(tài)幾乎不會(huì)造成大的影響。
[0029]f4)考慮引水箱涵70。轉(zhuǎn)彎處6. 7%。底坡的影響，箱涵凈空0.598m，占總高的 15%，凈空滿足要求?？傮w來(lái)看引水箱涵轉(zhuǎn)彎段內(nèi)的水面線呈塞水曲線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在于：在以中心噴泉 為中心的160°范圍內(nèi)，根據(jù)地形確定半徑為R的圓周上設(shè)置9個(gè)出水口，出水口箱涵采用 變截面封閉矩形，保證9個(gè)出水口出流基本一致。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：所述的出水口箱涵變截面的確定方法是：出水口箱涵中的水對(duì)各個(gè)出水口進(jìn)行均勻分 流，令每個(gè)出水口的流量、流速均相等，即每個(gè)出水口的過(guò)水面積相等，根據(jù)過(guò)水面積分別 對(duì)出水口斷面尺寸、過(guò)水箱涵斷面尺寸進(jìn)行計(jì)算確定出水口箱涵截面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：將靠近箱涵附近的出水口底板和中間部位的出水口底板抬高，距箱涵出水口最遠(yuǎn)的出 水口底板維持原高程，形成緩坎。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：采用FLUENT軟件對(duì)三維模型再次進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，直到各出水口水流流速、水流流量 基本一致，并且在截面突變部位不會(huì)出現(xiàn)明顯的水流流速突變情況為止，最終確定九個(gè)出 水口的斷面尺寸、出水箱涵各斷面的尺寸以及底板高程。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：所述的9個(gè)出水口箱涵截面寬I. 7m，高2m。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：所述的出水口箱涵凈空占總高的15%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的"九龍出口"在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在 于：各出水口水流流速最大相差〇. 399m3/s。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種“九龍出口”在水工、水力工程出口連接段的應(yīng)用，其特征在于：在以中心噴泉為中心的160?范圍內(nèi)，根據(jù)地形確定半徑為R的圓周上設(shè)置9個(gè)出水口，出水口箱涵采用變截面封閉矩形，保證9個(gè)出水口出流基本一致。本發(fā)明應(yīng)用使得各個(gè)出口流水量一致，上灘水面平靜，不僅充分利用水能、保證了各出水口出流流態(tài)一致，實(shí)現(xiàn)了出口連接段良好的出流效果，而且保證了平靜水面的景觀效果，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類(lèi)】E02B1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104929078
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510315564
【發(fā)明人】李云, 朱國(guó)金, 張社榮, 龐博慧, 鄭小芳, 王超, 司建強(qiáng), 唐煌, 孫文杰, 李榮輝
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日