一种抵抗高水位的水坝系统的制作方法

本实用新型涉及一种水坝系统。特别是涉及一种由多级缓冲液串联而形成的抵抗高水位的水坝系统。

背景技术：

水坝是拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的挡水建筑物。可形成水库，抬高水位、调节径流、集中水头，用于防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运等。调整河势、保护岸床的河道整治建筑物也称坝，比如丁坝、顺坝和潜坝等。

通常的水坝如图1所示，图中c是水流的高位端，a是坝体，d是坝体最低端的低压无水端。当水流的高位端c端与位于低压无水端d高度相当的水位于之间的压力差足够大的时候，只有坝体a承受整个压力差，无论是多么优秀的坝体材料都有自己的屈服极限，坝体a的蠕变量随着压力差的逐步提高而提高，一旦压力差接近其屈服极限该坝体a就会瞬间发生剧烈变形而失效，也就是说“溃坝”。在生产活动中这种失效往往造成毁灭性的灾难。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够随着水位高度的变化具有自动调整高水位差所产生的压力，减缓水压对坝体的冲击的抵抗高水位的水坝系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种抵抗高水位的水坝系统，有用于拦截江河渠道或水库的水流的高压水坝，所述高压水坝高于最高水位且一体形成在水坝基底上，在所述高压水坝远离水流一侧并排且等间隔的设置有第一～第m分层水坝，所述第一～第m分层水坝均一体形成在水坝基底上，其中，高压水坝与相邻的第一分层水坝，以及每相邻的两个分层水坝之间均形成有设定的间隙，所述设定的间隙构成用于装载液体缓解水流对高压水坝产生的水流冲击压力的第一～第m缓冲液腔体。

第一分层水坝低于所述高压水坝，所述第一～第m分层水坝为由高至低的阶梯设置，所述第m分层水坝位于最低压无水端。

所述第一缓冲液腔体与最高水位的水位差，以及第一～第m缓冲液腔体中相邻的两个缓冲液腔体之间的水位差相等均为h。

所述第一～第m分层水坝的个数m的数量是采用下式得到：

m＝h÷h×k

其中，h为最高压力源水位高度，单位：米；k为保险系数，取值范围：0.5＜k＜1；h为水位差，单位：米；

设置分层水坝的数量m，取大于计算值的正整数。

每个缓冲液腔体设定的水位由下式得到：

hxi＝h邻×i

h邻＝h÷m

其中，h邻为相邻两个缓冲液腔体之间的高度差，单位：米；i为缓冲液腔体或分层水坝所处的序号；hxi：序号为i的缓冲液腔体设定的水位，单位：米。

本实用新型的一种抵抗高水位的水坝系统，随着总压力差的变化，把该压力差人为地按比例分配到每个缓冲液腔中，使得每个缓冲液腔的压力也跟着变化，去平衡来自水深的外界压力。所有缓冲液腔的压力之和等于总压力差，从高压端至低压端两两相邻缓冲液腔的压力递减，它们排列的规律是等差级数。无论总的压力多高或者多低，每个层分解壳体所承受的压力总是能够人为地按照比例分担这个总载荷，因此，每个分层水坝实际承受的分载荷就是总载荷的1/m，确保了抵抗高水位的水坝系统安全稳定地运行。

附图说明

图1是现有技术水坝结构示意图；

图2是本实用新型一种抵抗高水位的水坝系统的结构示意。

图中

1：水坝基底2：水流

3：高压水坝21、22、23...2m-1、2m：第一～第m缓冲液腔体

31、32、33...3m-1、3m：第一～第m分层水坝

c：最高水位d：最低压无水端

h：最高压力源水位高度h：相邻的两个缓冲液腔体之间的水位差

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种抵抗高水位的水坝系统做出详细说明。

如图2所示，本实用新型的一种抵抗高水位的水坝系统，有用于拦截江河渠道或水库的水流2的高压水坝3，所述高压水坝3高于最高水位c且一体形成在水坝基底1上，在所述高压水坝3远离水流2一侧并排且等间隔的设置有第一～第m分层水坝31、32、33...3m-1、3m.，所述第一～第m分层水坝31、32、33...3m-1、3m.均一体形成在水坝基底1上，其中，高压水坝3与相邻的第一分层水坝31，以及每相邻的两个分层水坝31、32、33...3m-1、3m.之间均形成有设定的间隙，所述设定的间隙构成用于装载液体缓解水流2对高压水坝3产生的水流冲击压力的第一～第m缓冲液腔体21、22、23...2m-1、2m.。其中，

第一分层水坝31低于所述高压水坝3，所述第一～第m分层水坝31、32、33...3m-1、m.为由高至低的阶梯设置，所述第m分层水坝3m.位于最低压无水端d。

所述第一缓冲液腔体21与最高水位c的水位差，以及第一～第m缓冲液腔体21、22、23...2m-1、2m.中相邻的两个缓冲液腔体之间的水位差相等均为h。

本实用新型的一种抵抗高水位的水坝系统中第一～第m缓冲液腔体21、22、23...2m-1、2m的压力由邻近压力最大的第一缓冲液腔体21到临近压力最小的第m缓冲液腔体2m为压力依次减小。

本实用新型的一种抵抗高水位的水坝系统，所述第一～第m分层水坝31、32、33...3m-1、3m.的个数m的数量是采用下式得到：

m＝h÷h×k

其中，h为最高压力源水位高度，单位：米；k为保险系数，取值范围：0.5＜k＜1，一般取0.7；h为水位差，单位：米；

设置分层水坝的数量m，取大于计算值的正整数；例如：计算值无论是2.1或者是2.9都取3。

每个缓冲液腔体设定的水位由下式得到：

hxi＝h邻×i

h邻＝h÷m

其中，h邻为相邻两个缓冲液腔体之间的高度差，单位：米；i为缓冲液腔体或分层水坝所处的序号；hxi：序号为i的缓冲液腔体设定的水位，单位：米。

由此可见，增加分层水坝的级数(增加缓冲腔的数量)，就能人为通过降低分层水坝实际所承受的水位载荷来有效延长整个抵抗高水位的水坝系统的使用寿命。

技术特征：

1.一种抵抗高水位的水坝系统，有用于拦截江河渠道或水库的水流(2)的高压水坝(3)，所述高压水坝(3)高于最高水位(c)且一体形成在水坝基底(1)上，其特征在于，在所述高压水坝(3)远离水流(2)一侧并排且等间隔的设置有第一～第m分层水坝(31、32、33...3m-1、3m.)，所述第一～第m分层水坝(31、32、33...3m-1、3m.)均一体形成在水坝基底(1)上，其中，高压水坝(3)与相邻的第一分层水坝(31)，以及每相邻的两个分层水坝(31、32、33...3m-1、3m.)之间均形成有设定的间隙，所述设定的间隙构成用于装载液体缓解水流(2)对高压水坝(3)产生的水流冲击压力的第一～第m缓冲液腔体(21、22、23...2m-1、2m.)。

2.根据权利要求1所述的一种抵抗高水位的水坝系统，其特征在于，第一分层水坝(31)低于所述高压水坝(3)，所述第一～第m分层水坝(31、32、33...3m-1、m.)为由高至低的阶梯设置，所述第m分层水坝(3m.)位于最低压无水端(d)。

3.根据权利要求1所述的一种抵抗高水位的水坝系统，其特征在于，所述第一缓冲液腔体(21)与最高水位(c)的水位差，以及第一～第m缓冲液腔体(21、22、23...2m-1、2m.)中相邻的两个缓冲液腔体之间的水位差相等均为h。

4.根据权利要求1所述的一种抵抗高水位的水坝系统，其特征在于，所述第一～第m分层水坝(31、32、33...3m-1、3m.)的个数m的数量是采用下式得到：

m＝h÷h×k

其中，h为最高压力源水位高度，单位：米；k为保险系数，取值范围：0.5＜k＜1；h为水位差，单位：米；

设置分层水坝的数量m，取大于计算值的正整数。

5.根据权利要求4所述的一种抵抗高水位的水坝系统，其特征在于，每个缓冲液腔体设定的水位由下式得到：

hxi＝h邻×i

h邻＝h÷m

其中，h邻为相邻两个缓冲液腔体之间的高度差，单位：米；i为缓冲液腔体或分层水坝所处的序号；hxi：序号为i的缓冲液腔体设定的水位，单位：米。

技术总结
一种抵抗高水位的水坝系统，有用于拦截江河渠道或水库的水流的高压水坝，高压水坝高于最高水位且一体形成在水坝基底上，在高压水坝远离水流一侧并排且等间隔的设置有第一～第M分层水坝，第一～第M分层水坝均一体形成在水坝基底上，其中，高压水坝与相邻的第一分层水坝，以及每相邻的两个分层水坝之间均形成有设定的间隙，设定的间隙构成用于装载液体缓解水流对高压水坝产生的水流冲击压力的第一～第M缓冲液腔体。将各级缓冲液腔体的水位差逐级降低，减少每级分层水坝所承受的水压负载，延长分层水坝的使用寿命。本实用新型把压力差人为地按比例分配到每个缓冲液腔中，使得每个缓冲液腔的压力也跟着变化，去平衡来自水深的外界压力。

技术研发人员：邢天宜;邢宇
受保护的技术使用者：天津长瑞大通流体控制系统有限公司
技术研发日：2019.05.25
技术公布日：2020.04.24