水面的銳角口 1角度在30-60°之間。由 于平行四邊形的特點(diǎn)，角度的確定，將整個(gè)平行四邊形W及之內(nèi)的=角形的形狀也確定 了。
[0023] 當(dāng)然，隔板不一定要設(shè)計(jì)為平行四邊形，兩個(gè)=角壞的截面形狀也不一定要設(shè)計(jì) 為一個(gè)平行四邊形中的兩個(gè)=角形，還可W有多種選擇，即基本形狀為；正、反向的=角壞 交錯(cuò)排列，并在兩個(gè)壞之間設(shè)置隔板。兩個(gè)=角壞的截面=角形的各個(gè)角度有多種選擇，但 其基本形狀為：正向=角壞的迎水面的底角的角度大于反向=角壞的迎水面底角的角度， 并且都是銳角（小于90度)，在=角壞的背水面，正向=角壞的背水面底角的角度小于反向 =角壞的底角角度，但正向=角壞的背水面底角是銳角（小于90度)，而反向=角形背水面 底角的角度不但大于正向S角壞的背水面底角的角度，而且還要大于90度(純角）。
[0024] 復(fù)合琴鍵溢流堪跟泄水建筑物所用單純的琴鍵堪有很大不同，從體型上說，琴鍵 堪頂部寬、底部窄，平面呈矩形，類似鋼琴鍵。復(fù)合琴鍵溢流堪頂平面呈銀齒形，剖面呈平行 四邊形。復(fù)合琴鍵溢流堪頂是由=個(gè)不同體型構(gòu)件組成，即沿著平行四邊形切割形成的2 個(gè)=角體，和一個(gè)平行四邊形邊墻組成其基本結(jié)構(gòu)。用于虹吸井時(shí)，只需重復(fù)幾個(gè)構(gòu)件橫向 鋪開。實(shí)踐中，不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，基本結(jié)構(gòu)單元也很好預(yù)制。復(fù)合琴鍵溢流堪頂放在堪體支座 之上，呈軸線鏡像對(duì)稱。由于橫向伸出了懸臂結(jié)構(gòu)，加之正向流與側(cè)向流混合調(diào)整，產(chǎn)生消 能和消泡的作用。
[0025] 實(shí)施例二； 本實(shí)施例是實(shí)施例一的改進(jìn)，是實(shí)施例一關(guān)于正、反向=角壞W及隔板的細(xì)化。本實(shí)施 例所述的正向=角壞的迎水面與反向=角壞的背水面平行，所述的隔板的形狀是與正向= 角壞與反向=角壞沿水流方向截面相符的平行四邊形，如圖5所示。
[0026] 平行四邊形的隔板形狀是有兩個(gè)=角壞的形狀所確定的，或者反過來說，是隔板 的兩個(gè)底邊和兩個(gè)斜邊確定了兩個(gè)=角壞的地面和迎水面、背水面的角度。
[0027] 實(shí)施例S ; 本實(shí)施例是上述實(shí)施例的改進(jìn)，是上述實(shí)施例關(guān)于正、反向=角壞的細(xì)化。本實(shí)施例所 述的正向S角壞的迎水底角大于反向S角壞的迎水底角。
[002引該樣情形所產(chǎn)生的具體效果是；正向=角壞的迎水面較為睹峭，而反向=角壞的 迎水面比較平緩。
[0029] 實(shí)施例四； 本實(shí)施例是實(shí)施例=的改進(jìn)，是實(shí)施例關(guān)于正向=角壞的迎水底角的細(xì)化。本實(shí)施例 所述的正向S角壞的迎水底角為30?60度，如圖5所示。
[0030] 實(shí)施例五： 本實(shí)施例是上述實(shí)施例的改進(jìn)，上述實(shí)施例關(guān)于正、反向=角壞個(gè)數(shù)的細(xì)化。本實(shí)施例 所述的正向S角壞為五個(gè)，反向S角壞為四個(gè)，如圖1所示。
[0031] 如此排列的基本結(jié)構(gòu)單元具有8塊隔板。其具體寬度由豎井及溢流連接井的寬 度，或者說是堪體的寬度而確定。
[0032] 實(shí)施例六； 本實(shí)施例是上述實(shí)施例的細(xì)化，上述實(shí)施例關(guān)于單井組合體的細(xì)化。本實(shí)施例所述的 虹吸井具有兩個(gè)單井組合體，兩個(gè)所述的單井組合體共用一面?zhèn)葔?，兩個(gè)所述的單井組合 體各自的輸水方涵的出水方向中屯、軸線向共用的側(cè)墻偏移，如圖6所示。
[0033] 實(shí)施例^;：; 本實(shí)施例是上述實(shí)施例的細(xì)化，上述實(shí)施例關(guān)于單井組合體的細(xì)化。本實(shí)施例所述的 虹吸井具有=個(gè)單井組合體，=個(gè)所述的單井組合體共用兩面?zhèn)葔Γ渲袃蓚?cè)的兩個(gè)單井 組合體各自的輸水方涵的出水方向中屯、軸線向共用的側(cè)墻偏移，如圖7所示。
[0034] 實(shí)施例八； 本實(shí)施例是一種使用上述復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井的復(fù)合琴鍵溢流堪方法。所述方法 利用復(fù)合琴鍵溢流堪提高過堪水流的單寬流量，顯著增大流量系數(shù)，降低堪上作用水頭和 出流跌落落差，避免大量氣泡的產(chǎn)生。由于提高了單寬過流量，可減小虹吸井設(shè)計(jì)尺寸，節(jié) 省了工程量。
[0035] 本實(shí)施例達(dá)到效果提高單寬流量并顯著增大流量系數(shù)的理論原理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)如 下： 復(fù)合琴鍵溢流堪由于堪軸線沿縱向（水流方向）被拉長，形成多個(gè)首尾相連的測堪，溢 流前沿比直線堪增長數(shù)倍，在堪上水頭相同時(shí)，過流能力比傳統(tǒng)溢流堪有較大提高。
[0036] 本實(shí)施例所使用的復(fù)合琴鍵溢流堪的特征參數(shù)如圖4、5所示，圖4中巧/橫向堪 寬；局為堪一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元沿水流方向的長度，巧3堪高，定義Z為單井組合體沿水流方向 的總長度，該個(gè)總長度可W該樣確定；其中似3基本結(jié)構(gòu)單元的個(gè)數(shù)。
[0037] 對(duì)虹吸井過流能力的影響因素將主要包括堪的設(shè)計(jì)參數(shù)，如總寬L、橫向堪寬W、 垂向堪高P、進(jìn)出水宮的寬度Wi、Wo、長度B、T,為邊墻厚等，此外還與堪上水頭H (包含行近 流速水頭)、流速K、重力加速度和密度有關(guān)，其函數(shù)關(guān)系可表示如下： 護(hù)伍職，4/^巧，巧，軍，島，戶，化君)二0 (1) 由定理和流量公式，可得；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種復(fù)合琴鍵溢流堰式虹吸井，包括：至少一個(gè)單井組合體，所述的單井組合體包 括帶有進(jìn)水涵管的豎井，所述的豎井與溢流連接井連接，所述的溢流連接井與輸水涵管連 接，其特征在于，所述豎井與溢流連接井之間設(shè)有復(fù)合式琴鍵溢流堰；所述的復(fù)合式琴鍵溢 流堰包括：堰體，所述的堰體頂部交錯(cuò)設(shè)置底面水平的正向三角墩和反向三角墩，所述的正 向三角墩和反向三角墩的底面沿水流方向的長度超過堰體頂端的厚度，形成堰前懸臂和堰 后懸臂；所述的正向三角墩和反向三角墩之間設(shè)置隔板，所述的正向三角墩沿水流方向的 截面形狀是兩個(gè)底角為銳角，頂角為鈍角的三角形；所述的反向三角墩沿水流方向的截面 形狀是迎水的底角為銳角，背水的底角為鈍角，頂角為銳角的三角形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述虹吸井，其特征在于，所述的正向三角墩的迎水面與反向三角 墩的背水面平行，所述的隔板的形狀是與正向三角墩與反向三角墩沿水流方向截面相符的 平行四邊形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的虹吸井，其特征在于，所述的正向三角墩的迎水底角大于 反向三角墩的迎水底角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的虹吸井，其特征在于，所述的正向三角墩的迎水底角為30~60 度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的虹吸井，其特征在于，所述的正向三角墩為五個(gè)，反向三角墩 為四個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的虹吸井，其特征在于，所述的虹吸井具有兩個(gè)單井組合體，兩 個(gè)所述的單井組合體共用一面?zhèn)葔Γ瑑蓚€(gè)所述的單井組合體各自的輸水方涵的出水方向中 心軸線向共用的側(cè)墻偏移。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的虹吸井，其特征在于，所述的虹吸井具有三個(gè)單井組合體，三 個(gè)所述的單井組合體共用兩面?zhèn)葔?，其中兩?cè)的兩個(gè)單井組合體各自的輸水方涵的出水方 向中心軸線向共用的側(cè)墻偏移。
8. -種使用權(quán)利要求1所述復(fù)合琴鍵溢流堰式虹吸井的復(fù)合琴鍵溢流堰方法，所述的 方法包括如下步驟： 水流進(jìn)行豎井的步驟：用于水流通過進(jìn)水涵管進(jìn)入豎井 其特征在于： 消除堰前渦流的步驟：用于利用堰前懸臂強(qiáng)迫水流改變流向，對(duì)進(jìn)水流進(jìn)行導(dǎo)流，消 除兩側(cè)回流區(qū)，使進(jìn)水涵管出口上部順時(shí)針漩渦消失，縱向形成S型流線，增加水流流向距 離，消除豎井中部堰前出現(xiàn)的陣發(fā)性水體壅高； 水流堰頂溢流的步驟：用于水流通過正向三角墩和反向三角墩和隔板組成的堰頂，利 用正向三角墩和反向三角墩與隔板交錯(cuò)排列，提高過堰水流的單寬流量，增大流量系數(shù)，降 低水頭和出流跌落落差，使水流從堰頂順暢溢流； 減少堰后氣泡的步驟：用于利用正向三角墩與反向三角墩混合排列，迫使斜向下部分 出水水流急速向下，導(dǎo)致溢流連接井中順時(shí)針的漩渦整體上移和前移，使得摻氣水流氣泡 進(jìn)入出水涵管之前及時(shí)上浮，同時(shí)控制水跌高度，避免過多氣泡產(chǎn)生； 水流流出的步驟：用于水流經(jīng)溢流連接井和輸水涵管輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合琴鍵溢流堰式虹吸井，包括：至少一個(gè)單井組合體，單井組合體包括：帶有進(jìn)水涵管的豎井，豎井與溢流連接井連接，溢流連接井與輸水涵管連接，豎井與溢流連接井之間設(shè)有復(fù)合式琴鍵溢流堰；復(fù)合式琴鍵溢流堰包括：堰體，堰體頂部交錯(cuò)設(shè)置底面水平的正向三角墩和反向三角墩，正向三角墩和反向三角墩的底面沿水流方向的長度超過堰體頂端的厚度，形成堰前懸臂和堰后懸臂。發(fā)明采用的復(fù)合式琴鍵溢流堰作為過流設(shè)施和抑泡方案。從而增強(qiáng)了虹吸井溢流堰的單寬過流能力，降低了與外海間的跌流落差，抑制了過堰水流摻混氣泡，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響。發(fā)明可以降低工程造價(jià)，有效的消能消泡，實(shí)現(xiàn)相對(duì)清潔的排水。
【IPC分類】E03F5-00, E03F5-04
【公開號(hào)】CN104563267
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510047382
【發(fā)明人】郭新蕾, 紀(jì)平, 楊開林, 夏慶福, 付輝, 王濤, 郭永鑫, 曾利, 秦曉, 張海文, 康占山, 劉贊強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國水利水電科學(xué)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日