一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面及其設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面及其設(shè)計(jì)方法，包括上半部分和下半部分，上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面，斷面中冰蓋的彎矩值小于原梯形斷面的彎矩值，冰蓋的最大彎矩值小于原梯形斷面冰蓋的最大彎矩值。本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型斷面形式中更加容易形成冰蓋，并且形成的冰蓋也更穩(wěn)定。可為寒冷地區(qū)引水式水電站和引水建筑物的正常輸水奠定基礎(chǔ)，又可以解決寒冷地區(qū)的民生問題。
【專利說(shuō)明】
一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于建筑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面及其設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在西北寒冷地區(qū)，尤其是新疆等地，為確保引水式水電站和引水建筑物在冬季能正常運(yùn)行，利用冰蓋的保溫作用來(lái)輸水是一種簡(jiǎn)單而有效的措施。而引水式水電站和引水建筑物的輸水渠道一般都是梯形渠道，梯形渠道要形成穩(wěn)定的冰蓋一般都比較困難并且所需時(shí)間也比較長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響渠道輸水量而導(dǎo)致發(fā)電量減小。如果在該地區(qū)使用矩形渠道雖然可以解決梯形渠道中遇到的問題，但是矩形渠道的襯砌凍脹問題在寒冷地區(qū)更為嚴(yán)重，故矩形渠道也不能適應(yīng)該地區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面及其設(shè)計(jì)方法，提出“上半部分為梯形下半部分為矩形”的一種新型渠道斷面形式，“上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面形式”的斷面是根據(jù)與原梯形斷面過水面積相等的原則進(jìn)行布置的。這樣既可以克服傳統(tǒng)梯形渠道形成穩(wěn)定冰蓋時(shí)間長(zhǎng)且困難的問題，又可以避免純矩形渠道的襯砌凍脹問題。
[0004]其具體技術(shù)方案為:
[0005]—種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面，包括上半部分和下半部分，上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面，斷面中冰蓋的彎矩值小于原梯形斷面的彎矩值，冰蓋的最大彎矩值小于原梯形斷面冰蓋的最大彎矩值。
[0006]—種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面的設(shè)計(jì)方法，具體步驟如下:
[0007]步驟1、對(duì)于已建梯形渠道的改造:根據(jù)過水?dāng)嗝娴拿娣e相等原則，把形體渠道的有效過水面直接改造成矩形斷面，在保證過水?dāng)嗝嫠畈蛔兊那闆r下，過水?dāng)嗝娴挠行挾葧?huì)明顯減小；
[0008]步驟2、對(duì)于新建的上半部為梯形斷面下半部分為矩形斷面的渠道直接根據(jù)設(shè)計(jì)的斷面具體尺寸進(jìn)行修建；
[0009]步驟3、上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面的設(shè)計(jì)要根據(jù)引水式水電站或引水建筑物的輸水要求進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)，還要遵循盡量保證過水?dāng)嗝娴膶挾炔灰^大，盡量使過水?dāng)嗝娴纳疃仍黾右詼p少過水?dāng)嗝娴膶挾龋?br>[0010]步驟4、對(duì)于步驟I所述已建梯形渠道改造成上半部為梯形斷面下半部分為矩形斷面的渠道和步驟2所述的新建的上半部為梯形斷面下半部分為矩形斷面的渠道，都要保證好渠道的襯砌，采用混凝土材料或預(yù)制混凝土板進(jìn)行襯砌。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)的新型斷面形式中更加容易形成冰蓋，并且形成的冰蓋也更穩(wěn)定?？蔀楹涞貐^(qū)引水式水電站和引水建筑物的正常輸水奠定基礎(chǔ)，又可以解決寒冷地區(qū)的民生問題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是傳統(tǒng)梯形渠道斷面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是新型渠道斷面形式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0016]傳統(tǒng)梯形渠道斷面形式如圖1所示，新型渠道斷面形式如圖2所示。由于形成的冰蓋相當(dāng)于簡(jiǎn)支于兩岸坡上，由簡(jiǎn)支梁的最大彎矩公式可知，新型斷面的L2明顯小于原梯形斷面圖1中的LI，即新型斷面中冰蓋的彎矩值明顯小于原梯形斷面的彎矩值，這樣圖2中冰蓋的最大彎矩值小于圖1中冰蓋的最大彎矩值，更有利于冰蓋的穩(wěn)定;此外由水力學(xué)的基本知識(shí)可知，在斷面流量和平均流速相等的情況下，水面越寬時(shí)，斷面中間上表面的流速就越大，因?yàn)檫^水?dāng)嗝嬖綄?，邊壁效?yīng)對(duì)中間斷面的影響就比較小，也即圖1中原梯形斷面中間上表面的流速大于圖2中過水?dāng)嗝嬷虚g上表面的流速，而過水?dāng)嗝嬷猩媳砻娴牧魉僭酱螅w越不容易形成，即圖2中的新型斷面形式易于在較短的時(shí)間內(nèi)形成冰蓋，基于以上原因可知圖2中的新型斷面形式中更加容易形成冰蓋，并且形成的冰蓋也更穩(wěn)定?？蔀楹涞貐^(qū)引水式水電站和引水建筑物的正常輸水奠定基礎(chǔ)，又可以解決寒冷地區(qū)的民生問題。
[0017]本發(fā)明的易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面設(shè)計(jì)步驟:
[0018]I)對(duì)于已建梯形渠道的改造:根據(jù)過水?dāng)嗝娴拿娣e相等原則，把形體渠道的有效過水面直接改造成矩形斷面，在保證過水?dāng)嗝嫠畈蛔兊那闆r下，可知過水?dāng)嗝娴挠行挾葧?huì)明顯減小，如:當(dāng)水深為2m時(shí)，渠底寬為2m，冰蓋的彎矩可以減小到原來(lái)的40%左右。
[0019]2)對(duì)于新建的“上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面”的渠道可以直接根據(jù)設(shè)計(jì)的斷面具體尺寸進(jìn)行修建；
[0020]3)“上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面”的設(shè)計(jì)要根據(jù)引水式水電站或引水建筑物的輸水要求進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)，還要遵循盡量保證過水?dāng)嗝娴膶挾炔灰^大，盡量使過水?dāng)嗝娴纳疃仍黾右詼p少過水?dāng)嗝娴膶挾取?br>[0021]4)對(duì)于以上兩種情況都要保證好渠道的襯砌，一般可采用混凝土材料或預(yù)制混凝土板進(jìn)行襯砌。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面，其特征在于，包括上半部分和下半部分，上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面，斷面中冰蓋的彎矩值小于原梯形斷面的彎矩值，冰蓋的最大彎矩值小于原梯形斷面冰蓋的最大彎矩值。2.一種易于形成穩(wěn)定冰蓋的新型渠道斷面的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:具體步驟如下: 步驟1、對(duì)于已建梯形渠道的改造:根據(jù)過水?dāng)嗝娴拿娣e相等原則，把形體渠道的有效過水面直接改造成矩形斷面，在保證過水?dāng)嗝嫠畈蛔兊那闆r下，過水?dāng)嗝娴挠行挾葧?huì)明顯減??； 步驟2、對(duì)于新建的上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面的渠道直接根據(jù)設(shè)計(jì)的斷面具體尺寸進(jìn)行修建； 步驟3、上半部為梯形原斷面下半部分為矩形斷面的設(shè)計(jì)要根據(jù)引水式水電站或引水建筑物的輸水要求進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)，還要遵循盡量保證過水?dāng)嗝娴膶挾炔灰^大，盡量使過水?dāng)嗝娴纳疃仍黾右詼p少過水?dāng)嗝娴膶挾龋?步驟4、對(duì)于步驟I所述已建梯形渠道改造成上半部為梯形斷面下半部分為矩形斷面的渠道和步驟2所述的新建的上半部為梯形斷面下半部分為矩形斷面的渠道，都要保證好渠道的襯砌，采用混凝土材料或預(yù)制混凝土板進(jìn)行襯砌。
【文檔編號(hào)】E02B5/00GK106049368SQ201610664053
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月12日 公開號(hào)201610664053.2, CN 106049368 A, CN 106049368A, CN 201610664053, CN-A-106049368, CN106049368 A, CN106049368A, CN201610664053, CN201610664053.2
【發(fā)明人】王正中, 張雪才, 王弈
【申請(qǐng)人】西北農(nóng)林科技大學(xué)