技術領域

本發明涉及涉水工程中的消能設施技術領域，尤其涉及一種涉水工程消能工。

背景技術

在城市排水防澇、水利工程以及相關工程領域中，往往需要進行長距離大落差輸水，在輸水落差較大的情況下由于水流跌落產生大量的勢能與動能轉化，具有較大動能的水流對下游構筑物產生較強的沖擊作用，因此，在相關工程中均采用不同形式的消能工對上游來水進行消能，以減少水流沖擊對下游構筑物的沖擊破壞。

現有消能工類型有：底流消能工、挑流消能工、面流消能工、戽斗消能工、沿程消能工、自由躍落式消能工、寬尾墩消能工和洞內消能工以及混合型式消能工等。不同的消能工適用水力條件不同，對于下游為非明渠段且落差較大的輸水系統，多采用消力井或者不同形式的消力坎進行輸水消能。對于含泥沙的水流，水中所攜帶的泥沙懸浮物在通過較大落差的輸水構筑物傳輸過程中，水流跌落產生大量動能對下游構筑物產生較大沖擊。現有消能工往往只考慮水流的消能，而忽略了懸浮物在消能工段的沉積，消力井式消能工在泥沙含量較高的輸運系統中往往需要高頻率的人工或機械清淤，否則則會因懸浮物的沉積而失去消能作用；而消力坎式消能工雖可起到消能作用，但摻混入水流的氣體不能在消能工段溢出，而是進入下游構筑物時才逐漸釋放，氣體溢出水體后在后續設施中形成大量氣團，易形成水擊等不利水力現象，影響構筑物的安全運行。

由于傳統消能工各方面缺陷的存在限制了其在下游是非明渠流的工程中的應用。因此，開發一種既可實現良好的消能作用，避免泥沙在該工段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的消能工成為該類工程領域亟待解決的問題。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種涉水工程消能工以解決上述問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種既可實現良好的消能作用，避免泥沙在該工段大量淤積，又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的涉水工程消能工。

為實現上述目的，本發明提供了一種涉水工程消能工，包括上游輸水構筑物、跌水構筑物、流量控制構筑物和下游輸水構筑物；所述上游輸水構筑物通過所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物導通連接；所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接段的下游端設置有凸起的流量控制構筑物，所述流量控制構筑物上設置有若干通水孔。

較佳的，所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的一端頭；所述流量控制構筑物為一面向所述端頭、設置在所述下游輸水構筑物下游端上的擋水墻，所述擋水墻與所述端頭之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。

較佳的，所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的中間段，所述流量控制構筑物為兩相互對立設置在所述下游輸水構筑物底端上的擋水墻，所述擋水墻與所述下游輸水構筑物之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。

較佳的，所述擋水墻包括多塊相互平行設置在同一平面上的板條，相鄰所述板條之間設置有通水孔。

較佳的，所述板條為水平設置。

較佳的，所述板條為垂直設置。

較佳的，所述板條數量由所需要的消能自由水面高度及系統入流量確定。

本發明的有益效果如下：

1、本發明具有良好的消能作用。水流由上游輸水構筑物跌至下游輸水構筑物的過程中，由于水流跌落產生大量的勢能與動能轉化，具有較大動能的水流將對下游構筑物產生較強的沖擊作用。本發明通過設置凸起的帶有通水孔的流量控制構筑物，達到減小下游輸水構筑物有效過水面積的效果，由于上游來水流量較大，同時下游過水面積減小，此時會在流量控制構筑物圍設的區域形成一定量的積水，隨著積水自由水面的升高逐漸形成了一個凸起的消力井，達到對上游來水消能的效果，減少水流沖擊對下游構筑物的沖擊破壞。

2、避免泥沙在連接段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出。由于流量控制構筑物存在一定的過水斷面，在該構筑物前形成的自由水面具有一定的水頭，促使通過流量控制構筑物的水流流速較大，同時由于上游來水對底端的沖擊作用，使易沉積的泥沙等懸浮物重新懸浮，并在高速水流的帶動作用下流向下游，從而避免了懸浮物在該段的沉積，確保了消能部件的消能效果不受影響。通過流量控制構筑物形成的消力井段可以實現水氣的劇烈混摻以達到消能效果，同時在流量控制構筑物的阻水壓縮過水斷面作用下促使水中氣體在該段大量溢出，減少了進入下游設施水流的摻氣量，可避免水擊水錘等不利水力現象的產生幾率。