本发明涉及水利工程，尤其是涉及一种多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法。
背景技术：
1、目前多沙河流水库工程泥沙问题非常复杂，贯穿了开发任务论证、建设规模确定、特征水位选择、枢纽安全防护等多个方面。泥沙问题处理不当，会影响水库有效库容保持、综合利用效益发挥和安全运行管理。因此，多沙河流水库要充分考虑工程的排沙能力。
2、根据大量已建多沙水库运行经验，泄水建筑物高程设置越低，水库排沙能力越好，更利于降低坝前泥沙淤积高程。受泄水建筑物泄流能力影响，大洪水时水库防洪运用，大洪水携带的大量泥沙将滞蓄并淤积在库区，若泄水建筑物高程设置过高，水库排沙能力差，水库库容存在无法长期保持的风险，水库也将被淤废而不能发挥效益。但是，泄水建筑物高程设置过低，闸门承受的水压力过大，闸门启闭将有较大的安全风险。
3、另一方面，泄水建筑物过流能力小，泄水孔洞进口就会存在淤堵的风险，泄水建筑物进口淤沙达到一定的高度，淤沙也会使闸门的启闭力增大，容易造成闸门或启闭设施的破坏，影响水库的正常调度运用；如果闸门被淤堵不能及时打开，在汛期洪水来临时就会威胁大坝的安全。因此，如何设置合理的泄水建筑物高程和泄流能力，并降低泄水建筑物闸门启闭安全风险，使得水库长期发挥效益，是大坝防御的研究热点。
技术实现思路
1、本发明提供一种多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，用以保证水库排沙效果并提高闸门安全性，具体可采取如下技术方案：
2、本发明所述的多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，包括
3、所述低位倒坡排沙孔为设置在坝身中连通坝身上下游的长孔，低位倒坡排沙孔的进口端设置有检修闸门，出口端设置有闸门启闭装置，所述检修闸门的底部与坝前淤积高程线齐平，所述闸门启闭装置的底部高于检修阀门设置；
4、所述低位倒坡排沙孔的设置方法包括如下步骤：
5、步骤1：根据水库来水来沙情况，分析水库排沙需求和泄水建筑物安全运行要求，通过式1和式2综合确定水库造床流量最大值：
6、式1为钱意颖公式：
7、
8、式2为涂启华公式：
9、
10、式1、式2中，为造床流量，m3/s；为汛期平均流量，m3/s；
11、排沙水位是水库排沙运用时的最高水位，其对应的泄流规模是保持水库有效库容、塑造水库排洪输沙的重要指标，对于多沙河流泄流规模宜取1.5~2.0倍的水库造床流量或两年一遇洪峰流量；
12、步骤2：根据多沙河流泄流规模，通过式3和式4计算低位倒坡排沙孔的孔洞尺寸、进口高程、出口高程、倒坡比降：
13、其中，低位倒坡排沙孔的数目、尺寸、进口高程满足式3：
14、
15、式中：q为水库低位倒坡排沙孔的泄流能力，m3/s，n为低位倒坡排沙孔的数目；b为低位倒坡排沙孔的宽度，h为低位倒坡排沙孔的高程；为低位倒坡排沙孔的进口高程；为水库排沙水位对应的泄流能力，m3/s；
16、低位倒坡排沙孔的倒坡比降满足式4：
17、
18、式中：j为低位倒坡排沙孔的倒坡比降；为低位倒坡排沙孔的进口高程；为低位倒坡排沙孔的出口高程；
19、低位倒坡排沙孔的出口高层满足式5：
20、
21、式中：为水库低位倒坡排沙孔的出口流速；为水库低位倒坡排沙孔的出口水流密度；为低位倒坡排沙孔的出口高程；为水库闸门处避免发生空蚀允许的最大流速；
22、步骤3：计算并校核低位倒坡排沙孔的泄流能力：
23、低位倒坡排沙孔的泄流能力取决于闸前水深h和闸门开度e，其计算方法如下：
24、当e/h＞0.65时，按堰流公式计算；当e/h≤0.65时，按孔流公式计算：
25、a.堰流公式：
26、b.孔流公式：
27、式中：h——堰上水头，m；
28、ε——侧收缩系数；取0.964
29、m——堰流流量系数；
30、n——闸孔孔数；取n=8
31、h0——包括行近流速水头的堰前水头，m；
32、b ——每孔净宽，m；取b=4.5m
33、μ——流量系数；取0.88；
34、ak——出口处的面积，m2；
35、hw——自由出流时为孔口中心处的作用水头，m；
36、步骤4：计算并校核低位倒坡排沙孔的检修闸门压力：
37、
38、
39、式中：为清水水库下检修闸门承载水压力；为清水容重；为浑水容重；h为水库水位至低位倒坡排沙孔进口高程之间的运用水头；
40、检修闸门压力差为：
41、
42、
43、式中：为水库坝前运用水位；为传统高位排沙孔出口高程；为传统低位排沙孔出口高程。
44、所述低位倒坡排沙孔为短压力进口式结构。
45、所述步骤1中，所述水库来水来沙情况包括分析水沙年内分配和历年瞬时洪峰流量过程，针对多沙河流水库入库洪水携带泥沙的特点，使水库排沙需求满足水库遇常遇洪水洪峰流量不滞洪，泄水建筑物在大洪水来临时能够提前降低水位敞泄排沙。
46、本发明提供的多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，将排沙孔的进口高程低于出口高程设计，通过较低的排沙孔进口高程增加水库的排沙能力，快速降低坝前淤积高程，增大水库有效库容；通过较高的排沙孔出口高程，减小孔洞闸门承受的水压力，降低闸门启闭安全风险。本发明能够长期稳定地发挥水库综合效益，对保障河流的长治久安具有重要作用，其极具推广意义，对我国乃至世界范围内的多沙河流泄水建筑物设计建设具有普遍适用性。
1.一种多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，其特征在于：所述低位倒坡排沙孔为短压力进口式结构。
3.根据权利要求1所述的多沙河流水库坝身低位倒坡排沙孔的设置方法，其特征在于：所述步骤1中，所述水库来水来沙情况包括分析水沙年内分配和历年瞬时洪峰流量过程，针对多沙河流水库入库洪水携带泥沙的特点，使水库排沙需求满足水库遇常遇洪水洪峰流量不滞洪，泄水建筑物在大洪水来临时能够提前降低水位敞泄排沙。
