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申请/专利权人：交通运输部天津水运工程科学研究所

摘要：本发明公开了一种陡坡溢洪道溢流面空蚀风险评估方法，属于建筑物结构设计技术领域，包括以下步骤：S1、确定当地年平均气温和平均海拔高度，计算当地水的密度、汽化压力和当地大气压力：S2、确定溢洪道体型参数和空蚀风险控制工况，包括溢洪道孔口数量、泄流宽度、泄槽坡角和设计洪水位、设计洪水流量；S3、采用分段试算法，初步计算溢洪道沿程水面线；S4、计算断面平均流速和水流空化数：S5、以临界流速、初生空化数作为溢流面空蚀风险综合判别标准，评估溢流面是否会发生空蚀破坏。本溢流面空蚀风险评估方法为水利工程溢洪道防空蚀设计提供了科学依据，提高了工程的安全性、稳定性和经济性。

主权项：1.一种陡坡溢洪道溢流面空蚀风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：S1、确定当地年平均气温和平均海拔高度，根据以下公式计算当地水的密度、汽化压力和当地大气压力： （1） （2） （3）其中，为年平均气温，为平均海拔高度，为水的密度，为汽化压力，为大气压力，为重力加速度；S2、确定溢洪道体型参数和空蚀风险控制工况，所述溢洪道体型参数和空蚀风险控制工况包括溢洪道孔口数量、泄流断面宽度、泄槽坡角和设计洪水位、设计洪水流量；S3、以溢流堰的堰顶位置为计算初始断面，堰顶水位等于水库设计洪水位，采用分段试算法，初步计算溢洪道沿程水面线，所述溢洪道沿程水面线计算公式为： （4） （5） （6） （7）其中，为分段始、末断面距离；、为分段始、末断面水深；、为分段始、末断面平均流速；、为分段始、末断面流速分布不均匀系数；为坡比，，为泄槽坡角；为分段内平均摩阻坡降；为泄槽槽身阻力系数；为分段平均流速；为分段平均水力半径；所述溢洪道沿程水面线计算的方法包括以下步骤：S3.1、以堰顶位置为计算初始断面，将溢流面划分成N个小段，提取相关分段位置处特征断面参数，所述的特征断面参数包括断面号、断面高程、断面宽度、断面距离、坡比、坡角、距堰顶的水平距离；S3.2、计算控制断面水力参数，控制断面为堰顶位置的断面Ⅰ，堰顶水位与水库水位相等，则控制断面水力参数分别为：水深、过流面积、平均流速、湿周、水力半径，其中，H为水库水位；其中，为断面Ⅰ的断面宽度，为断面Ⅰ的断面高程；S3.3、设定迭代水位增量和允许误差；S3.4、由控制断面向下游试算断面Ⅱ水深；所述断面Ⅱ水深的试算步骤包括：S3.4.1、假定断面Ⅱ的初始水深等于断面Ⅰ水深减去水位增量，即，由所述溢洪道沿程水面线计算公式计算得到断面Ⅰ和断面Ⅱ距离的；S3.4.2、计算断面距离与实际断面距离的差值，比较断面距离差值与允许误差的大小，若，则初始假定水深不满足，断面Ⅱ水深需在前述假定水深基础上继续减去水位增量，即，并重复上述步骤，直至≤，从而求得断面Ⅱ的水深；S3.5、将计算好的断面作为已知断面，继续试算下一个断面水深，并重复以上试算过程，直到所有断面的水深；S3.6、以距堰顶水平距离为横坐标，以水面高程为纵坐标，绘制沿程水面高程变化曲线～，其中水面高程等于断面高程和断面水深之和，即；S4、计算断面平均流速和水流空化数，计算公式为： （8） （9） （10）其中，为断面平均流速，为设计洪水流量，为溢洪道孔口数量，为水流空化数，为断面过流面积、为测压管压力、为断面水深；以距堰顶水平距离为横坐标，分别以断面平均流速和水流空化数为纵坐标，绘制沿程水流流速变化曲线～和沿程水流空化数变化曲线～；S5、以临界流速=30ms、初生空化数=0.2作为溢流面空蚀风险综合判别标准，评估溢流面是否会发生空蚀破坏，将计算所得的断面平均流速与所述临界流速、水流空化数与所述初生空化数进行对比，若且，溢流面不存在空蚀风险；若有或，溢流面存在空蚀风险。

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