一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構，包括涵洞進口上方的進口頂部和涵洞進口下方的進口地面，進口頂部朝向涵洞外逐漸翹起設置，翹起形成的曲線截面為1/4的橢圓曲線結構，涵洞通道方向為該橢圓曲線結構的長半軸，該橢圓曲線結構長半軸的長度是其短半軸的兩倍，長半軸的長度與涵洞內高度相同；進口地面從涵洞外至涵洞內依次分為平坡段、陡坡段以及涵洞底板，平坡段高于涵洞底板。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構，減小涵洞進口的水頭損失，增加泄水速率，曲線形轉彎就可以避免或減小負壓，降低涵洞進口底板高程，增大了上游有效水頭，增高了上游平坡進水口高程相對增加了防沙作用。
【專利說明】
-種適用于無闡口有壓涵洞進口結構
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種涵桐進口結構，特別是一種適用于無閩口有壓涵桐進口結 構，屬于水利工程領域。
【背景技術】
[0002] 當渠道采用填方通過溝溪、谷地(法地）、道路時，為了宣泄溝溪水流、通行車輛，往 往在渠下修建涵桐。有時渠道穿越填方道路。也有采用涵桐;涵桐是水利水電工程中一種常 用的建筑物形式，常規(guī)涵桐體型進口，桐身，出口。桐身底坡一般等于或睹于天然溝道坡底。 但若上游地形高，下游地形低。如果按地形低來布置，必定增加上游開挖量，上游底板高程 過低，起不到防沙作用。平坡接一段睹坡使得進口的孔口尺寸增大，泄水流量增大，加大了 排水規(guī)模，減小了涵桐流速使得水頭損失減小。當上下游水位一定時，影響有壓涵桐泄流能 力主要因素有進口體型，當?shù)装宀蛔儠r，直角進口水頭損失大，易造成脫流形成負壓，泄流 不穩(wěn)定，使得流量系數(shù)減小，泄量減小，而進口采用曲線形式，使得進口流態(tài)得W改善，水頭 損失減小，避免了脫流現(xiàn)象，更不易形成負壓，流量系數(shù)增大，泄量增大，因此，進口采用直 角進口還是采用曲線進口是影響泄流的主要因素。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型需要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種適用于 無閩口增加泄水速率的有壓涵桐進口結構。
[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
[0005] -種適用于無閩口有壓涵桐進口結構，包括涵桐進口上方的進口頂部和涵桐進口 下方的進口地面，所述進口頂部朝向涵桐外逐漸翅起設置，翅起形成的曲線截面為1/4的楠 圓曲線結構，涵桐通道方向為該楠圓曲線結構的長半軸，該楠圓曲線結構長半軸的長度是 其短半軸的兩倍，長半軸的長度與涵桐內高度相同；所述進口地面從涵桐外至涵桐內依次 分為平坡段、睹坡段W及涵桐底板，所述平坡段高于涵桐底板。
[0006] 作為更進一步的優(yōu)選方案，所述睹坡段的坡比系數(shù)為1/4-1/6。
[0007] 作為更進一步的優(yōu)選方案，所述進口頂部翅起的一端與睹坡段和涵桐底板的交點 處向上做鉛垂線相切。
[000引有益效果
[0009] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的一種適用于無閩口有壓涵桐進口結構，減小涵桐 進口的水頭損失，增加泄水速率，曲線形轉彎就可W避免或減小負壓，降低涵桐進口底板高 程，增大了上游有效水頭，增高了上游平坡進水口高程相對增加了防沙作用，具體具有W下 優(yōu)點：
[0010] 1.所述進口頂部朝向涵桐外逐漸翅起設置，翅起形成的曲線截面為1/4的楠圓曲 線結構，可減小進口的水頭損失，水頭損失的大小與固體邊界密切相關，曲線形轉彎要比直 角轉彎水頭損失小，并且直角轉彎容易使水流脫離邊界易形成負壓，使得流態(tài)不穩(wěn)，曲線 形轉彎就可W避免或減小負壓。
[0011] 2.所述進口地面從涵桐外至涵桐內依次分為平坡段、睹坡段W及涵桐底板，降低 涵桐進口底板高程，增大了上游有效水頭，增高了上游平坡進水口高程相對增加了防沙作 用，同時使上游開挖量減小，并使得下游增加深度有壓桐流速減小，水頭損失減少。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型的結構示意圖；
[OOK]其中，1-進口頂部，2-平坡段，3-睹坡段，4-涵桐底板。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選技術方案。
[0015] 如圖1所示，本實用新型的一種適用于無閩口有壓涵桐進口結構，進口體型改進分 兩部分，其一進口頂部1，其二進口地面。常規(guī)涵桐底板是底坡沿程不發(fā)生變化的，涵桐頂板 直角進口，頂板與底板平行，適用于流量不大無壓涵桐。對于上游較高水位出現(xiàn)時，涵桐水 流流態(tài)不穩(wěn)定，隨水位升高出現(xiàn)明滿流過渡，變化至壓力流。且常規(guī)涵桐進口體型不適用于 有壓流。對壓力流涵桐體型須進行改進。對其一的進口頂部1改進。進口頂部1直角進口改為 1/4楠圓曲線，h為桐高，長半軸a=h，短半軸b=a/2。進口采用1/4楠圓曲線形式，目的其一是 減小進口的水頭損失，水頭損失的大小與固體邊界密切相關，曲線形轉彎要比直角轉彎水 頭損失小;其二直角轉彎容易使水流脫離邊界易形成負壓，使得流態(tài)不穩(wěn)，曲線形轉彎就 可W避免或減小負壓。對其二的進口地面改進，進口地面從涵桐外至涵桐內依次分為平坡 段2、睹坡段3W及涵桐底板4,平坡段2接（1/4~1/6)的睹坡段3,睹坡段3后進入有壓涵桐， 涵桐要布置什么形式是根據(jù)地形及工程需求而定。加一段睹坡段3,盡量降低涵桐進口底板 高程，增大了上游有效水頭，增高了上游平坡進水口高程相對增加了防沙作用，同時使上游 開挖量減小，并使得下游增加深度有壓桐流速減小，水頭損失減少。
[0016] 具體的，上游進口地面依據(jù)地形設計，可W減小上游開挖量，平坡段2后接一段睹 坡段3,睹坡段3底板坡比范圍1/4~1/6，坡比不易太睹，太睹容易脫流。增加睹坡段3目的 是隧桐進口面積增加，泄流量增加。睹坡段3后接涵桐底板4,由于涵桐底板4的涵桐屬于有 壓流，因此，涵桐底板4底坡可是緩坡，也可W是睹坡。
[0017] 進口頂部1為1/4楠圓，楠圓方程巧
^中11為桐高，長半軸曰=11,短半軸6= 曰/2。1/4楠圓曲線進口頂部1可使水流穩(wěn)定，避免脫流造成負壓。
[0018] 進口采用1/4楠圓曲線部分一端同睹坡段3與涵桐底板4交點處向上做鉛垂線相 切，另一端同涵桐桐頂線相切;有壓涵桐必須滿足（1)當涵桐底坡為緩坡時，上游水頭與桐 高h之比大于K2m有壓流界限值。K2m通過水力計算手冊(武漢水利電力學院水力學教研室編） 公式計算;（2)當涵桐底坡為睹坡時，上游水頭與桐高h之比大于1.5要求。
[0019] W上所述，僅為本申請較佳的【具體實施方式】，但本申請的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本申請掲露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本申請的保護范圍之內。因此，本申請的保護范圍應該W權利要求的保護范圍 為準。
【主權項】
1. 一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構，包括涵洞進口上方的進口頂部（1)和涵洞進 口下方的進口地面，其特征在于:所述進口頂部（1)朝向涵洞外逐漸翹起設置，翹起形成的 曲線截面為1/4的橢圓曲線結構，涵洞通道方向為該橢圓曲線結構的長半軸，該橢圓曲線結 構長半軸的長度是其短半軸的兩倍，長半軸的長度與涵洞內高度相同；所述進口地面從涵 洞外至涵洞內依次分為平坡段(2)、陡坡段(3)以及涵洞底板(4)，所述平坡段(2)高于涵洞 底板(4)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構，其特征在于:所述陡坡 段(3)的坡比系數(shù)為1/4-1/6。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種適用于無閘門有壓涵洞進口結構，其特征在于:所述進口 頂部(1)翹起的一端與陡坡段(3)和涵洞底板(4)的交點處向上做鉛垂線相切。
【文檔編號】E01F5/00GK205529946SQ201620113212
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】周沛然, 倪小東
【申請人】河海大學