本发明涉及水利工程，具体为进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构。
背景技术：
1、排沙洞是一种常见的水工建筑物，常被应用于多沙河流或者“库沙比”较小的水利枢纽工程。排沙洞可设置于坝体下部，用于正向排沙，也可设置于坝前侧方甚至库中段，达到提前分流排沙的目的。通过排沙洞提高排沙效率、满足最大排沙需求是历来研究的热点，口门尺寸和型式是其中的关键：口门过大则过流时沙少而水多，可能存在工程量较大、水量浪费、排沙效率降低的问题；口门过小则可能排沙不及，大水大沙期造成堵塞。口门型式研究则侧重于高水头压力下的过流安全。
2、在来沙变化较大的情况下，坝体排沙时常设置多座排沙洞，根据来沙多寡、含沙量较大水流位置的高低，而开启不同数量或者不同位置的排沙洞达到合理排沙的目的。对于坝前侧方和库中段提前排沙，出于空间局限和工程量的控制往往只设单排沙洞，其调度亦较为简单，即需要排沙时则启用、不需要排沙时就不启用，至于启用时是否存在用水多而排沙效率低的情况或者闸门开度是否对应含沙量较大水流的垂向位置则考虑不多，缺乏精细化和自适应的调度措施。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，解决了背景技术中所提出传统的排沙洞闸门开度是否对应含沙量较大水流的垂向位置则考虑不多，缺乏精细化和自适应的调度措施的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，包括排沙洞主体，其特征在于：所述排沙洞主体包括第二转轮、与第二闸板、顶部阻水板以及导流堰，所述排沙洞主体前侧设有第二调节闸，所述第二调节闸顶部设有第二转轮，所述第二转轮顶部与第二阀杆焊接，所述第二阀杆与第二调节闸顶部连接，所述第二阀杆底部与第二闸板顶部转动连接，所述第二调节闸一侧设有导流堰，所述导流堰两侧设置有侧向阻水板，所述侧向阻水板顶部一侧与顶部阻水板两端焊接，所述顶部阻水板设置于导流堰上方，所述导流堰底端设有第一调节闸，所述第一调节闸与第一阀杆连接，所述第一阀杆顶部连接控制器，所述第一阀杆底部与第一闸板转动连接，所述控制器内部设有驱动装置与监测系统。
3、优选的，所述导流堰底部低于排沙洞主体底部，所述导流堰一侧呈坡状面。
4、优选的，所述排沙洞实验方法包括如下：
5、步骤一：将一般开敞式排沙洞设置成底部导流式排沙洞主体，引导含沙量较大的底层水流进入排沙洞主体，在库中段排沙中，设置底部导流式排沙洞结构，排沙洞进口由导向结构和堰体组成；
6、步骤二：研究得到库区弱动力水流中不同来沙条件下含沙量沿垂向分布特性及其分层拐点高度计算公式，针对库区水流动力弱、泥沙颗粒细的特点，开展弱动力细颗粒泥沙含沙量沿垂向分布特性水槽试验，水槽宽20cm、高为25cm，长为3.5m，水槽底坡可变，最大可供流量8m3/h左右，水槽底坡的变化范围为0～1％；
7、步骤三：考虑一般水库库区悬移质泥沙粒径范围(0.001mm至0.1mm)，试验用沙级配，中值粒径d为0.065mm，试验工况考虑进口流量、含沙量、水深等不同组合，在固定断面采用十点法进行含沙量沿垂线分布测量，含沙量出现明显的上下分层现象；
8、步骤四：将导流式排沙洞的导流结构设为可调闸门，其开度可根据来水来沙情况进行适应性调整，使之闸门底部高度刚好位于来流含沙量分层拐点处，达到精细、高效排沙的效果。
9、优选的，所述步骤三中依据河流动力学基本理论，含沙量沿垂线分布特性、即细颗粒泥沙含沙量垂向分层拐点深度h0与来流速v、水深h，来沙含沙量s、中值粒径d等因素以及泥沙容重γs、水体容重γ，重力加速度g等常规参数有关，即
10、h0＝f(h,v,d,s,γs,γ，g) (1)。
11、优选的，为便于进行数据回归，需要对上述因子进行无量纲化，故引入泥沙起动公式(2)、挟沙力公式(3)。
12、优选的，所述泥沙起动流速公式为：
13、
14、式中：vc为泥沙起动流速。
15、优选的，所述挟沙力公式为：
16、
17、式中：sm为挟沙力，k和m为常数，对于水库一般取0.25和0.92,ω为泥沙沉速，与d相关。
18、优选的，所述公式(3)代入公式(1)进行无量纲化，可得：
19、h0/h＝f(v/vc,s/sm) (4)。
20、优选的，所述试验统计得到的流速、水深、含沙量及拐点深度数据经过无量纲化和最小二乘法回归可得到含沙量拐点深度公式(5)：
21、
22、相关性为0.89。
23、本发明提供了进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构。具备以下有益效果：
24、该进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，通过各个部件的互相组合，通过沙自适应导流式排沙洞口门结构，针对不同来沙条件下其悬移质沿垂向分布特性的差异，一方面采用底部导流的方式引导含沙量较大的底层水流入洞、提高排沙效率；另一方面通过闸门自动控制底部导流口的高程，使之自动适应来流的含沙量分层特性，达到自动适应来沙变化、精细高效排沙的目的，从而解决了传统的排沙洞闸门开度是否对应含沙量较大水流的垂向位置则考虑不多，缺乏精细化和自适应的调度措施的问题。
1.进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，包括排沙洞主体(1)，其特征在于：所述排沙洞主体(1)包括第二转轮(3)、与第二闸板(5)、顶部阻水板(7)以及导流堰(8)，所述排沙洞主体(1)前侧设有第二调节闸(2)，所述第二调节闸(2)顶部设有第二转轮(3)，所述第二转轮(3)顶部与第二阀杆(4)焊接，所述第二阀杆(4)与第二调节闸(2)顶部连接，所述第二阀杆(4)底部与第二闸板(5)顶部转动连接，所述第二调节闸(2)一侧设有导流堰(8)，所述导流堰(8)两侧设置有侧向阻水板(6)，所述侧向阻水板(6)顶部一侧与顶部阻水板(7)两端焊接，所述顶部阻水板(7)设置于导流堰(8)上方，所述导流堰(8)底端设有第一调节闸(9)，所述第一调节闸(9)与第一阀杆(11)连接，所述第一阀杆(11)顶部连接控制器(12)，所述第一阀杆(11)底部与第一闸板(10)转动连接，所述控制器(12)内部设有驱动装置与监测系统。
2.根据权利要求1所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述导流堰(8)底部低于排沙洞主体(1)底部，所述导流堰(8)一侧呈坡状面。
3.根据权利要求1所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述排沙洞实验方法包括如下：
4.根据权利要求1所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述步骤三中依据河流动力学基本理论，含沙量沿垂线分布特性、即细颗粒泥沙含沙量垂向分层拐点深度h0与来流速v、水深h，来沙含沙量s、中值粒径d等因素以及泥沙容重γs、水体容重γ，重力加速度g等常规参数有关，即
5.根据权利要求4所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：为便于进行数据回归，需要对上述因子进行无量纲化，故引入泥沙起动公式(2)、挟沙力公式(3)。
6.根据权利要求5所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述泥沙起动流速公式为：
7.根据权利要求5所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述挟沙力公式为：
8.根据权利要求7所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述公式(3)代入公式(1)进行无量纲化，可得：
9.根据权利要求2所述进口自适应调整的导流式排沙洞口门结构，其特征在于：所述试验统计得到的流速、水深、含沙量及拐点深度数据经过无量纲化和最小二乘法回归可得到含沙量拐点深度公式(5)：