技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種水利水電工程中的底流消能結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種大流量、低弗汝德數(shù)、尾水變幅較大的水利水電工程中的底流消能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的水力學(xué)底流消能工計(jì)算理論計(jì)算確定的消力池長度，以平底段視為消力池池長，水躍消能在平底段池內(nèi)發(fā)生。對于進(jìn)入消力池內(nèi)單寬流量較大、弗汝德數(shù)較低、下游尾水較淺的水流進(jìn)行消能工設(shè)計(jì)，采用這種計(jì)算理論計(jì)算所需的消力池長度較大；同時(shí)，由于入池流量較大，則第二共軛水深較大，因而池深較大。因此消力池的工程量和工程投資較大，尤其是布置在岸邊的溢洪道受地形地質(zhì)條件限制，常難以滿足按傳統(tǒng)理論設(shè)計(jì)出的消力池布置的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種能減少消力池平底段長度、降低對下游消能區(qū)水深要求，適應(yīng)大流量、低弗汝德數(shù)、尾水變幅較大等條件的、消能效果較好的底流消能的水利水電工程中的泄洪消能結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種水利水電工程的折坡底流消能結(jié)構(gòu)，包括岸邊溢流堰、泄槽、消力池。消力池為折坡消力池，包括與泄槽連接的消力池折坡段和人工開挖形成的平底深池的消力池平底段，消力池池內(nèi)水躍躍首在消力池折坡段上形成，在折坡消力池內(nèi)形成穩(wěn)定的完整水躍。

所述消力池池內(nèi)設(shè)置有輔助消能的多個(gè)消力墩。

所述消力墩置于消力池平底段池內(nèi)，消力墩的墩頂高程低于消力池尾檻高程。

所述消力墩的高度以等于設(shè)計(jì)工況入池處水流收縮水深、且不超過消力池尾檻深度的0.4-0.6倍，高度范圍為2-4m；消力墩的寬度為其高度的0.7-1倍，范圍為2-4m。

所述相鄰兩個(gè)消力墩間隔與消力墩高度相等，消力墩設(shè)置排數(shù)不超過2排。

泄洪消能結(jié)構(gòu)中下泄水流的水頭為20～40m；折坡消力池內(nèi)水流弗汝德數(shù)為1～2，最大流速14～26m/s，進(jìn)入消力池平底段的流速小于16～18m/s；入池單寬流量為60～200m³/s。

下游尾水深度變幅為4～25m。

本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）利用泄水建筑物布置有岸邊溢流堰及泄槽，折坡消力池段包括消力池折坡段和人工開挖形成的平底深池的消力池平底段，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)可以最大程度的利用岸邊泄槽，從而減少消力池平底段長度，消力池平底段池長可減少30％～50％。

（2）同時(shí)由于依情況設(shè)置了消力墩參與輔助消能，減少了消能對池深的要求的同時(shí)增加了消能率，池深可減少20％～30％、消能率由未設(shè)置消力墩時(shí)的20％～26％提高至30％～50％。

（3）入池水流的單寬流量越大，節(jié)省的消力池工程量效果越為顯著。

（4）對岸邊式溢洪道的消力池布置設(shè)計(jì)節(jié)省效果尤為顯著。

（5）本實(shí)用新型的消能結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)且有效地解決了大流量、低弗汝德數(shù)、且尾水水位變幅較大的水流的消能問題，有效地提高了消能率；利用消力池折坡段，并在消力池平底段內(nèi)設(shè)置了消力墩進(jìn)行輔助消能，有效地減少了消力池的平底段池長和池深，提高了消能率，減小了工程量和工程投資，降低了工程區(qū)邊坡的開挖高度和范圍，從而減少了施工對工程區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞和影響、降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，獲得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的水利水電工程中的底流消能結(jié)構(gòu)平面示意圖。

圖2為圖1中A—A剖面圖。

圖3為本實(shí)用新型的水利水電工程中的底流消能結(jié)構(gòu)流態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1-2所示，本實(shí)用新型的水利水電工程的折坡底流消能結(jié)構(gòu)，包括岸邊溢流堰、泄槽、消力池。消力池為折坡消力池，包括與泄槽2連接的消力池折坡段3和人工開挖形成的平底深池的消力池平底段4，消力池池內(nèi)水躍躍首在消力池折坡段3上形成，在折坡消力池內(nèi)形成穩(wěn)定的完整水躍。

所述折坡消力池池內(nèi)設(shè)置有輔助消能的多個(gè)消力墩5。

所述消力墩5置于消力池平底段4池內(nèi)，消力墩5的墩頂高程低于消力池尾檻高程。

所述消力墩5的高度以等于設(shè)計(jì)工況入池處水流收縮水深、且不超過消力池尾檻深度的0.4-0.6倍，高度范圍為2-4m；消力墩5的寬度為其高度的0.7-1倍，范圍為2-4m。

所述相鄰兩個(gè)消力墩5間隔與消力墩5高度相等，消力墩設(shè)置排數(shù)不超過2排。