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原文传递一种应急泄流装置及其设计方法

专利名称：	一种应急泄流装置及其设计方法
摘要：	本申请涉及一种应急泄流装置及其设计方法，立管组件包括第一立管和第二立管，第二立管上设置有开关单元；横管组件上设置有通孔；横管组件设置在支撑结构上；弯管组件包括第一弯管和第二弯管，第一弯管的两端分别和第一立管及横管组件连接，第二弯管的两端分别和第二立管和横管组件连接。应急泄流装置包括有放置于上游的第一立管，放置在下游的第二立管，以及连接第一立管和第二立管的横管组件和弯管组件，使得能够应急将上游水库的水紧急泄流到下游，结构简单、效率高，此外，应急泄流装置的设计方法通过力学计算，能够设计出符合现场环境的应急泄流装置，实现在保证安全前提下的快速泄流。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京市河湖流域管理事务中心
发明人：	王彦强;张会敏;杨卓;王贤慧;王志刚;张东;于京波;洪晖烨;任炜辰;胡顺;任盼红;曹悦;张宏伟;张文远
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-07T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310982680.0
公开号：	CN116988434A
代理机构：	北京华进京联知识产权代理有限公司
代理人：	李晓红
分类号：	E02B7/18;G06F30/18;G06F30/28;F04F10/00;G06F111/10;G06F113/14;G06F113/08;G06F119/14;E;G;F;E02;G06;F04;E02B;G06F;F04F;E02B7;G06F30;F04F10;G06F111;G06F113;G06F119;E02B7/18;G06F30/18;G06F30/28;F04F10/00;G06F111/10;G06F113/14;G06F113/08;G06F119/14
申请人地址：	102600 北京市大兴区黄村镇西芦城村金星路南北京市河湖流域管理事务中心
主权项：	1.一种应急泄流装置，其特征在于，所述应急泄流装置包括：立管组件，所述立管组件包括第一立管和第二立管，所述第二立管的出口端低于上游水面，所述第二立管上设置有开关单元；横管组件，所述横管组件上设置有通孔；支撑结构，所述横管组件设置在所述支撑结构上；弯管组件，所述弯管组件包括第一弯管和第二弯管，所述第一弯管的两端分别和所述第一立管及所述横管组件连接，所述第二弯管的两端分别和所述第二立管和所述横管组件连接。 2.根据权利要求1所述的应急泄流装置，其特征在于，所述第二立管的出口端的高程和上游水位相差大于0.5m。 3.根据权利要求1所述的应急泄流装置，其特征在于，所述开关单元上设置有远程控制单元，用于远程控制所述开关单元开启或者关闭。 4.根据权利要求1所述的应急泄流装置，其特征在于，所述第一立管和所述第二立管分别设置在所述支撑结构的两侧。 5.根据权利要求1所述的应急泄流装置，其特征在于，所述横管组件连接有抽真空单元，所述抽真空单元通过所述通孔对所述横管组件内部进行抽真空。 6.一种应急泄流装置的设计方法，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项中所述的应急泄流装置；第一步，收集目标水库大坝数据并获取预计泄流目标，其中，所述目标水库大坝数据包括目标水库上游水位、目标大坝下游河道水位、目标水库大坝的坝顶高程及上下游坡度；所述预计泄流目标为所述应急泄流装置达到的总泄流流量；第二步，获取所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质数据；获取所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质的沿程阻力系数，根据所述目标水库大坝数据获取所述第一立管的长度、所述第一弯管的长度、所述横管组件的长度、所述第二弯管的长度和所述第二立管的长度；第三步，假设所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道内径；获取所述第一弯管的弯转半径和所述第二弯管的弯转半径；第四步，计算所述应急泄流装置中的流速数据，计算所述应急泄流装置中的流量数据，计算所述应急泄流装置中的套数数据，根据所述套数数据以及所述目标水库大坝数据判断是否具备布置条件；若不具备条件，返回第三步调整所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道内径，重新计算；第五步，计算并复核所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件理论上承受的最大负压值；当最大负压水头低于-8m时，本应急泄流装置不适用；计算所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件理论上承受的最大拉力与最大弯矩，结合所采用的管道材质确定管道壁厚；第六步，根据所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质，以及所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道管径和管道壁厚，获取所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道的单位长度管段的重量，并对所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道进行分段。 7.根据权利要求6所述的应急泄流装置的设计方法，其特征在于，所述应急泄流装置中的水体流速为v，所述应急泄流装置中的水体流量为Q1，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质的沿程阻力系数为λ，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件的总长度为l，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道内径为d，所述应急泄流装置中所述第一立管进口、所述第一弯管和所述第二弯管的局部阻力系数和为Σζ；所述应急泄流装置中的流速满足数学公式(1)：所述应急泄流装置中的流量满足数学公式(2)：其中，g为重力加速度，H0为上游水位与第二立管出口高程之差。 8.根据权利要求6所述的应急泄流装置的设计方法，其特征在于，所述预计泄流目标为Q，所述应急泄流装置的套数为n，则满足数学公式(3)：n＝[Q/Q1]，其中，方括号中的数值进行向上取整操作。 9.根据权利要求6所述的应急泄流装置的设计方法，其特征在于，所述第一弯管中心线的弯转半径为r1，第二弯管中心线的弯转半径为r2，则满足数学公式(4)：r1＝r2＝1.5d；所述目标水库上游水位为Z0，所述第二立管出口高程为Zc，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件理论上承受的最大负压值为P，所述第一立管的长度为l1，所述第一弯管的长度为l2，所述横管组件的长度为l3，所述第二弯管的长度为l4，所述第二立管的长度为l5，则满足数学公式(5)： 10.根据权利要求6所述的应急泄流装置的设计方法，其特征在于，临时设备安全系数为η，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质的抗拉强度为σ，阀门的重量为GV，所述立管组件、所述横管组件和所述弯管组件所采用的管道材质的密度为ρ，水的密度为ρw，管道壁厚为δ；管道壁厚δ应满足所述应急泄流装置充水及运行过程中可能出现的最大拉力要求，即满足数学公式(6)：其中，l51表示所述第二立管中所述开关单元上部管段的长度；管道壁厚δ应满足所述应急泄流装置充水及运行过程中可能出现的最大弯矩要求，即满足数学公式(7)：其中： MGV＝GV(l31+r2)；其中，l31表示所述横管组件的下游端与所述支撑结构下游端之间的间距。
所属类别：	发明专利