CN103266583B - 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构 - Google Patents

一种水利水电工程中的折坡底流消能结构 Download PDF

Info

Publication number
CN103266583B
CN103266583B CN201310198583.9A CN201310198583A CN103266583B CN 103266583 B CN103266583 B CN 103266583B CN 201310198583 A CN201310198583 A CN 201310198583A CN 103266583 B CN103266583 B CN 103266583B
Authority
CN
China
Prior art keywords
absorption basin
power dissipation
slope
pool
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310198583.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103266583A (zh
Inventor
张跃民
王志国
林健勇
王春生
刘士佳
韩立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydrochina Beijing Engineering Corp
Original Assignee
Hydrochina Beijing Engineering Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydrochina Beijing Engineering Corp filed Critical Hydrochina Beijing Engineering Corp
Priority to CN201310198583.9A priority Critical patent/CN103266583B/zh
Publication of CN103266583A publication Critical patent/CN103266583A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103266583B publication Critical patent/CN103266583B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明公开了一种水利水电工程的折坡底流消能结构，包括岸边溢流堰、泄槽、消力池，消力池为折坡消力池，包括与泄槽连接的消力池折坡段和人工开挖形成的平底深池的消力池平底段，消力池池内水跃跃首在消力池折坡段上形成，在折坡消力池内形成稳定的完整水跃。所述消力池池内设置有辅助消能的多个消力墩。本发明的消能结构，经济且有效地解决了大流量、低弗汝德数、且尾水水位变幅较大的水流的消能问题，有效地提高了消能率；利用消力池折坡段，并在消力池平底段内设置了消力墩进行辅助消能，有效地减少了消力池的平底段池长和池深，提高了消能率，减小了工程量和工程投资，降低了工程区边坡的开挖高度和范围，从而减少了施工对工程区生态环境的破坏和影响，获得了良好的社会效益和经济效益。

Description

一种水利水电工程中的折坡底流消能结构
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程中的底流消能结构，尤其是涉及一种大流量、低弗汝德数、尾水变幅较大的水利水电工程中的底流消能结构。
背景技术
传统的水力学底流消能工计算理论计算确定的消力池长度，以平底段视为消力池池长，水跃消能在平底段池内发生。对于进入消力池内单宽流量较大、弗汝德数较低、下游尾水较浅的水流进行消能工设计，采用这种计算理论计算所需的消力池长度较大；同时，由于入池流量较大，则第二共轭水深较大，因而池深较大。因此消力池的工程量和工程投资较大，尤其是布置在岸边的溢洪道受地形地质条件限制，常难以满足按传统理论设计出的消力池布置的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能减少消力池平底段长度、降低对下游消能区水深要求，适应大流量、低弗汝德数、尾水变幅较大等条件的、消能效果较好的底流消能的水利水电工程中的泄洪消能结构。
本发明所采用的技术方案是：一种水利水电工程的折坡底流消能结构，包括岸边溢流堰、泄槽、消力池。消力池为折坡消力池，包括与泄槽连接的消力池折坡段和人工开挖形成的平底深池的消力池平底段，消力池池内水跃跃首在消力池折坡段上形成，在折坡消力池内形成稳定的完整水跃。
所述消力池池内设置有辅助消能的多个消力墩。
所述消力墩置于消力池平底段池内，消力墩的墩顶高程低于消力池尾槛高程。
所述消力墩的高度以等于设计工况入池处水流收缩水深、且不超过消力池尾槛深度的0.4-0.6倍，高度范围为2-4m；消力墩的宽度为其高度的0.7-1倍，范围为2-4m。
所述相邻两个消力墩间隔与消力墩高度相等，消力墩设置排数不超过2排。
泄洪消能结构中下泄水流的水头为20～40m；折坡消力池内水流弗汝德数为1～2，最大流速14～26m/s，进入消力池平底段的流速小于16～18m/s；入池单宽流量为60～200m3/s。
下游尾水深度变幅为4～25m。
本发明的有益效果是：
（1）利用泄水建筑物布置有岸边溢流堰及泄槽，折坡消力池段包括消力池折坡段和人工开挖形成的平底深池的消力池平底段，本发明结构可以最大程度的利用岸边泄槽，从而减少消力池平底段长度，消力池平底段池长可减少30％～50％。
（2）同时由于依情况设置了消力墩参与辅助消能，减少了消能对池深的要求的同时增加了消能率，池深可减少20％～30％、消能率由未设置消力墩时的20％～26％提高至30％～50％。
（3）入池水流的单宽流量越大，节省的消力池工程量效果越为显著。
（4）对岸边式溢洪道的消力池布置设计节省效果尤为显著。
（5）本发明的消能结构，经济且有效地解决了大流量、低弗汝德数、且尾水水位变幅较大的水流的消能问题，有效地提高了消能率；利用消力池折坡段，并在消力池平底段内设置了消力墩进行辅助消能，有效地减少了消力池的平底段池长和池深，提高了消能率，减小了工程量和工程投资，降低了工程区边坡的开挖高度和范围，从而减少了施工对工程区生态环境的破坏和影响、降低了施工风险，获得了良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的水利水电工程中的底流消能结构平面示意图。
图2为图1中A—A剖面图。
图3为本发明的水利水电工程中的底流消能结构流态图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1-2所示，本发明的水利水电工程的折坡底流消能结构，包括岸边溢流堰、泄槽、消力池。消力池为折坡消力池，包括与泄槽2连接的消力池折坡段3和人工开挖形成的平底深池的消力池平底段4，消力池池内水跃跃首在消力池折坡段3上形成，在折坡消力池内形成稳定的完整水跃。
所述折坡消力池池内设置有辅助消能的多个消力墩5。
所述消力墩5置于消力池平底段4池内，消力墩5的墩顶高程低于消力池尾槛高程。
所述消力墩5的高度以等于设计工况入池处水流收缩水深、且不超过消力池尾槛深度的0.4-0.6倍，高度范围为2-4m；消力墩5的宽度为其高度的0.7-1倍，范围为2-4m。
所述相邻两个消力墩5间隔与消力墩5高度相等，消力墩设置排数不超过2排。
泄洪消能结构中下泄水流的水头为20～40m；折坡消力池内水流弗汝德数为1～2，最大流速14～26m/s，进入消力池平底段4的流速小于16～18m/s；入池单宽流量为60～200m3/s。
下游尾水深度变幅为4～25m。
具体地说，通过溢流堰1下泄的洪水，通过陡坡泄槽2进入消力池折坡段3和消力池平底段4，消能水跃跃首在消力池折坡段3上形成，在消力池内形成稳定的完整水跃。如果不利用消力池折坡段3做为消力池的一部分，则水跃消能按常规做法应在消力池平底段4中形成，即完全在消力池平底段4中利用水跃消能，因此所需的消力池要长于本发明的消力池；为适应入池较大的单宽流量变幅和较浅的下游尾水，有效地较少消能所需的深度、提高消能率，设置了消力墩5进行辅助消能，为消能充分且使池内水跃处于稳定水跃状态、保持较好的水面流态，消力墩5应置于消力池平底段4内，且消力墩墩顶高程应低于消力池尾槛高程。消力墩的高度以等于设计工况入池处水流收缩水深、不超过池尾槛深度的0.4-0.6倍，且不超过4m为宜；消力墩的宽度为其高度的0.7-1倍，其间隔与高度相等；消力墩以设置不超过2排为宜。
采用本发明池长可减少30％～50％，池深可减少20％～30％、提高消能率至30％～50％；且入池水流的单宽流量越大，节省的消力池工程量效果越为显著。
下面结合具体实施例进行详细说明：
某大（2）型水电站工程，入库校核洪水洪峰流量8300m3/s，设计洪水洪峰流量6630m3/s，消能防冲标准洪水洪峰流量4940m3/s，最大泄洪水头36m，相应泄洪功率约2925MW。工程布置有岸边开敞式溢洪道，其中通过溢洪道下泄的流量校核洪水时为5987.6m3/s、设计洪水时流量为4476.9m3/s、消能防冲标准时流量为2853.8m3/s。考虑流域梯级电站调度运行及本电站运行安全，确保在发生超标洪水时，不至漫坝，因此溢洪道还应具备足够的超泄能力，对应下泄流量达6307m3/s。由于泄洪消能区河床抗冲刷能力差，且距离发电厂房及村庄较近，为减轻和控制泄洪雾化影响、不影响电站的正常发电和下游防护对象的安全，采用了底流消能的方式。
溢洪道泄槽与消力池采用等宽布置，宽度为32m，随下泄流量的变化，泄槽内水流单宽流量较大且变幅较大，入池最大单宽流量达197.1m3/s；入池弗汝德数较低，为1左右。此外，下游河道水深变幅较大，为4.39～20.31m，尾水水深整体较浅，若采用常规的底流消能，为使消能充分以减轻下游河道的冲刷和淤积，所需的消力池长度约110m，深约13m，不仅工程投资大，且为地形地质条件所不允许。
本工程溢洪道有较长的泄槽，地基岩性较好，因此，应考虑利用泄槽自身的条件，设计了消力池折坡段，将泄槽与消力池结合，优化泄洪及消能工结构，以尽量简化施工、降低工程难度、节省工程投资。
如图1-2所示，泄洪建筑物采用岸边开敞式溢洪道，泄槽2末端设有消力池折坡段7和平底段4组成的折坡式底流消力池；为减少消力池平底段深度及增加消能工的消能率，消力池平底段4内设有消力墩5。采用本发明的消能布置方式，使消力池平底段长度由常规的110m减少至60m，减少长度达45％；此外，为消能充分且使池内水跃处于稳定水跃状态、保持较好的水面流态，在平底段消力池4内设置了2排消力墩进行辅助消能，消力墩墩顶高程低于消力池尾槛高程，高度为4m。设置消力墩进行辅助消能后，有效地减少了第二共轭水深，从而减少了池深，池深由未设置消力墩时的13m减至10m，减少了30％、消能率由未设置消力墩时的20％～26％提高至30％～50％。
如图3所示，溢洪道采用上述消能型式后，消力池内均呈现稳定的完整水跃流态，出池涌浪降低，护坦上跌落水面落差减小、水面平顺，随着泄量的增加，消力池内水跃的跃首位置逐渐向下游偏移。各运行工况消能率达到30％～50％。
各运行工况下游河道尾水衔接流态较好，正常运行工况时，厂房尾水出口处，表面流速V=0.3m/s，底流速V=0.21m/s；拦河坝下游坝脚处，基本处于静水区；下游坝脚、尾水洞出口到溢洪道护坦之间无明显冲淤；各运行工况河床最大冲坑深度减少约5m，消能效果显著。
本工程由于采用了本发明所述的消能工结构型式，较好的解决了大流量、低弗汝德数、尾水变幅较大的水流的消能问题，不仅提高了消能率，也有效地减少了消力池的长度及深度，减小了工程量和工程投资，降低了工程区边坡的开挖高度和范围，从而减少了施工对工程区生态环境的破坏和影响、降低了施工风险，获得了良好的社会效益和经济效益。本泄洪消能型式适用于大流量、低弗汝德数、尾水变幅较大、具有较长斜坡段泄槽的底流消能结构设计。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍会在本发明的专利范围内。

Claims (4)

1.一种水利水电工程的折坡底流消能结构，包括岸边溢流堰、泄槽、消力池，其特征在于，消力池为折坡消力池，包括与泄槽(2)连接的消力池折坡段(3)和人工开挖形成的平底深池的消力池平底段(4)，消力池池内水跃跃首在消力池折坡段(3)上形成，在折坡消力池内形成稳定的完整水跃；折坡消力池平底段池内设置有辅助消能的多个消力墩(5)；消力墩(5)置于消力池平底段(4)池内，消力墩(5)的墩顶高程低于消力池尾槛高程；所述消力墩(5)的高度等于设计工况入池处水流收缩水深、且不超过消力池尾槛深度的0.4-0.6倍，高度范围为2-4m；消力墩(5)的宽度为其高度的0.7-1倍，范围为2-4m。
2.根据权利要求1所述的水利水电工程的折坡底流消能结构，其特征在于，相邻两个所述消力墩(5)间隔与消力墩(5)高度相等，消力墩设置排数不超过2排。
3.根据权利要求1或2所述的水利水电工程的折坡底流消能结构，其特征在于，泄洪消能结构中下泄水流的水头为20～40m；折坡消力池内水流弗汝德数为1～2，最大流速14～26m/s，进入消力池平底段(4)的流速小于16～18m/s；入池单宽流量为60～200m3/s。
4.根据权利要求3所述的水利水电工程的折坡底流消能结构，其特征在于，下游尾水深度变幅为4～25m。
CN201310198583.9A 2013-05-24 2013-05-24 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构 Active CN103266583B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310198583.9A CN103266583B (zh) 2013-05-24 2013-05-24 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310198583.9A CN103266583B (zh) 2013-05-24 2013-05-24 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103266583A CN103266583A (zh) 2013-08-28
CN103266583B true CN103266583B (zh) 2015-05-20

Family

ID=49010237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310198583.9A Active CN103266583B (zh) 2013-05-24 2013-05-24 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103266583B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103498452B (zh) * 2013-10-17 2015-09-16 中国水电顾问集团北京勘测设计研究院有限公司 高陡狭窄河谷泄水建筑物的窄缝挑坎结构
CN104499454B (zh) * 2014-12-15 2016-01-27 四川大学 适用于具有急流弯道的流态衔接建筑物
CN106013008B (zh) * 2016-06-27 2018-03-16 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 用于山区河道导流明渠的消能结构
CN109403285B (zh) * 2018-11-09 2024-03-15 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种高坝过鱼设施进口吸引流系统
CN109371913A (zh) * 2018-12-04 2019-02-22 黄子 抑制水流失稳和滚波的渠道及其设计方法
CN110284468A (zh) * 2019-07-12 2019-09-27 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司 一种用于高流速无压隧洞的泄洪消能结构
CN110424342B (zh) * 2019-07-12 2020-09-29 四川大学 一种改善宽尾墩后底流消能的潜埋式调流孔
CN112281769B (zh) * 2020-10-21 2022-04-12 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种适用于陡坡跌水的消能结构
CN113152394B (zh) * 2021-04-28 2022-08-19 湖北省水利水电规划勘测设计院 一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法
CN115012368B (zh) * 2022-07-01 2023-08-11 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种泄水建筑物结构及其施工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049207A (zh) * 1990-07-16 1991-02-13 沈阳农业大学 软基溢水堰坝消能方法
CN201254714Y (zh) * 2008-05-26 2009-06-10 昆明理工大学 突扩跌坎型底流消能工结构
CN101672028A (zh) * 2009-09-11 2010-03-17 中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 折坡式水跃消力池水力设计方法
CN102691280A (zh) * 2012-06-13 2012-09-26 四川大学 用于软基地段的多级滑移阶梯与消力池联合消能工
RU2478751C1 (ru) * 2011-10-28 2013-04-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Водобой водосбросного сооружения
CN203256706U (zh) * 2013-05-24 2013-10-30 中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049207A (zh) * 1990-07-16 1991-02-13 沈阳农业大学 软基溢水堰坝消能方法
CN201254714Y (zh) * 2008-05-26 2009-06-10 昆明理工大学 突扩跌坎型底流消能工结构
CN101672028A (zh) * 2009-09-11 2010-03-17 中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 折坡式水跃消力池水力设计方法
RU2478751C1 (ru) * 2011-10-28 2013-04-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Водобой водосбросного сооружения
CN102691280A (zh) * 2012-06-13 2012-09-26 四川大学 用于软基地段的多级滑移阶梯与消力池联合消能工
CN203256706U (zh) * 2013-05-24 2013-10-30 中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟;苏燕等;《福州大学学报(自然科学版)》;20081030;第36卷(第05期);第759页第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103266583A (zh) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103266583B (zh) 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构
CN203256706U (zh) 一种水利水电工程中的折坡底流消能结构
CN100554593C (zh) 前置掺气装置的阶梯消能工
CN103498452B (zh) 高陡狭窄河谷泄水建筑物的窄缝挑坎结构
CN104234013A (zh) 一种水库大坝
CN106480851A (zh) 一种泥石流逐级过滤系统
CN101538840B (zh) 消力池内的挑流消能工
CN106759168A (zh) 一种兼顾环保及排沙需求的发电引水建筑物布置结构
CN103938592B (zh) 在拦沙坎上开设分流孔进行截流分流的方法
CN202913400U (zh) 一种河岸式溢洪道
CN202626947U (zh) 溢流坝的挑流式宽尾墩
CN204982814U (zh) 一种低水头大坝下游河床的消力结构
CN206529749U (zh) 一种兼顾环保及排沙需求的电站发电引水建筑物布置结构
CN106013009A (zh) 一种多反坡式消力池
CN107386220A (zh) 缺口分流式二道坝结构
CN206157656U (zh) 一种泥石流逐级过滤系统
CN207143879U (zh) 缺口分流式二道坝结构
CN204940223U (zh) 一种河道减水河段鱼类生存地保护结构
CN203514275U (zh) 高陡狭窄河谷泄水建筑物的窄缝挑坎结构
CN101761056B (zh) 差动式底板拦河闸
CN209779578U (zh) 一种狭窄河谷、深尾水、超大单宽流量曲线重力坝的泄洪消能结构
CN201614573U (zh) 差动式底板拦河闸
CN204385701U (zh) 适用于宽浅河道多孔闸坝的面流底流联合消能工及水利枢纽工程
CN210561974U (zh) 一种多功能海堤体系
CN104099908B (zh) 重力式拦沙导沙结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant