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申请/专利权人：清华大学

摘要：本发明涉及一种天然石块构成型多级阶梯‑深潭消能系统设计方法，该方法通过对目标河道的地形数据或现场勘查结果确定控制性断面作为人工阶梯的摆放位置，并根据计算的人工阶梯平均间距确定各级阶梯位置，再通过计算得到设计洪水流量条件下的冲刷深度和深潭中的冲刷坑长度，使用阶梯‑深潭破坏的临界冲刷深度作为结构单元稳定性要求的量化指标，当超过临界冲刷深度时，通过缩小人工阶梯平均间距来增加人工阶梯数量以提高整体稳定性，最后经逐级迭代计算得到各级阶梯处的水流流速和水深，完成水流能量分布计算，本发明提供了兼顾结构自身稳定要求和消耗水流能量需求的综合设计方法，适用于实际山区河流生态修复和山洪防治工程项目。

主权项：1.一种天然石块构成型多级阶梯-深潭消能系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定阶梯位置步骤：通过目标河道的地形数据或现场勘查结果确定目标河段的平摊河宽沿程分布特点，包括确定河段的宽窄程度、河道坡降、平均平滩河宽以及沿水流方向的距离，根据河段的宽窄程度确定控制性断面作为人工阶梯的摆放位置，选择河道拥堵系数低于阈值的河段为平摊河宽较窄处，将所述平摊河宽较窄处的较窄断面作为人工阶梯摆放位置，所述控制性断面为较窄断面；并根据河道坡降和平均平滩河宽计算得到人工阶梯平均间距，当河段的控制性断面之间沿水流方向的距离超过平均平滩河宽，按计算的人工阶梯平均间距对河段的控制性断面之间的河段进行内插人工阶梯以确定各级阶梯位置；确定冲刷形态步骤：通过计算设计洪水条件下冲淤平衡状态的河床坡降来计算得到人工阶梯的形貌落差，基于计算得到的人工阶梯的形貌落差并结合各级阶梯处的水流比能、泥沙分选系数和人工阶梯平均间距，计算得到各级人工阶梯在设计洪水流量条件下的下游冲刷深度；并基于计算得到的人工阶梯的形貌落差结合阶梯处的所述水流比能计算得到深潭中的冲刷坑长度；确定稳定性步骤：使用阶梯--深潭破坏的临界冲刷深度作为结构单元稳定性要求的量化指标，当确定冲刷形态步骤计算得到的各级人工阶梯在设计洪水流量条件下的冲刷深度超过了所述临界冲刷深度，则通过缩小人工阶梯平均间距来增加人工阶梯数量以提高整体稳定性；水流能量分布计算步骤：基于各级人工阶梯上的水流比能和各级阶梯处的设计洪水流量经逐级迭代计算得到各级阶梯处的水流流速和水深，进而完成水流能量分布计算。

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百度查询： 清华大学 一种天然石块构成型多级阶梯-深潭消能系统设计方法