技術領域

本發明涉及水利水電工程中高水頭、大單寬流量的低霧化、高效的泄洪消能技術領域，特別涉及一種新型消能工結構，其為一種具有挑流結構的組合式高低坎消力池。

背景技術

高水頭、大單寬流量泄洪消能問題是水利工程里面一個難度較大又至關重要的問題。公開號為CN101215828A的專利中提出了一種高低坎底流消力池；公開號為CN101624818A的專利中對該高低坎底流消力池進行了改進，采用差動分裂式進口，包括水流進口段、與水流進口段相接的消力池以及與消力池相接的護坦。

此種結構的消能設施使下泄水流通過高低坎消力池時，呈現出淹沒射流狀態，降低了底板壓力，也可以較大程度的降低消力池內的臨底流速，具有較高的消能率，消力池運行較為安全，相對于其他形式的消能工具有顯著的優越性。

同時，研究發現泄洪過程中，水流進口段跌坎下方消力池的前半部分形成強消能區，大部分能量集中于前半段消散，消力池后半部分消能較弱，雖然達到了高效消能的作用，但沒有完全充分的利用消力池的長度進行消能；集中消能區水流紊動劇烈，水面波動較大，存在流態不穩定的問題，同時也存在損壞消力池結構、影響泄洪建筑物的正常運行的可能性。

因此，消除消力池的集中消能特點，消除集中消能區水流紊動劇烈、水面波動較大的現象顯得尤為必要。

綜上所述，提供一種有效解決消力池安全穩定運行中可能出現的不利水力學問題的消能工結構，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種能夠有效解決消力池安全穩定運行中可能出現的不利水力學問題的消能工結構。

為了解決上述問題，本發明提供一種具有挑流結構的組合式高低坎消力池，以消減、均化下泄流量對消力池前半段的沖擊，將高低坎泄流孔下泄水流縱向拉伸、分區域錯開，分散高低坎消力池前半部分集中消能區域，達到沿程分散消能的效果，消除集中消能區水流紊動劇烈、水面波動較大的現象，設計消力池尾坎迎水面為WES堰面曲線，減小消力池內部的流激振動。

本發明的一種具有挑流結構的組合式高低坎消力池，其包括水流進口段、與水流進口段相接的消力池、消力池后端的尾坎以及與消力池相接的護坦；所述水流進口段由相間排列的高坎泄流孔和低坎泄流孔及高坎泄流孔與低坎泄流孔之間的中隔墻構成；所述水流進口段為反弧挑流結構，所述高坎泄流孔水流出口的挑射角α₁和所述低坎泄流孔水流出口的挑射角α₂被設置成使得高坎泄流孔的出流進入消力池內的部位和低坎泄流孔的出流進入消力池內的部位分區域地錯開。

優選地，所述尾坎的迎水面為WES堰面曲線。

優選地，所述高坎泄流孔水流出口的挑射角α₁和所述低坎泄流孔水流出口的挑射角α₂滿足如下關系式：α₂≤α₁≤25°。

優選地，所述高坎泄流孔和低坎泄流孔的表面曲線均為反弧段；所述高坎泄流孔反弧段半徑和低坎泄流孔的反弧段半徑滿足如下關系式：R₁≤R₂；6h₁≤R₁≤10h₁；6h₂≤R₂≤10h₂；其中，R₁為高坎泄流孔反弧段半徑；R₂為低坎泄流孔反弧段半徑；h₁為高坎泄流孔反弧段最低點處的最大水深；h₂為低坎泄流孔反弧段最低點處的最大水深。

優選地，所述具有挑流結構的組合式高低坎消力池滿足如下關系式：2d₂≤1.5d₁≤d₃；其中，d₁為高坎泄流孔水流出口端部到消力池底板的高度，d₂為低坎泄流孔水流出口端部到消力池底板的高度，d₃為尾坎頂端到消力池底板的高度。

優選地，所述水流進口段的最外兩側為高坎泄流孔或者低坎泄流孔。

本發明的有益效果是：