CN105239540B - 一种倾斜底板式消力池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜底板式消力池，包括泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦；所述泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦依次连接构成消力池主体。所述泄槽段相对水平面的水平夹角为θ，水平方向为扩散形式，扩散角0°<r<15°。该倾斜底板式消力池，消力池的设置简单、维护方便，同时能适应各种复杂地形，特别是对于基岩为倾斜时，沿基岩走向设置有利于节约工程造价，同时能保证良好的稳定性与消能效果。

Description

一种倾斜底板式消力池

技术领域

本发明涉及工程水力学应用技术领域，具体为一种倾斜底板式消力池。

背景技术

水力工程中，在一些低坝池洪洞、溢洪道及闸坝等泄水建筑物由于其出口能量较大，需要在其出口处设置消力池以消杀余能。水力学上所谓的“消能”并非是将能量“消”掉，而是指能量的转换。常规消力池主要是利用池内产生水跃进行底流消能，也就是底流消能是利用消力池使下泄水流在泄水建筑物出口限定范围内产生水跃，水跃将上下游水流衔接，并通过水跃上下游水流产生表面剧烈的紊动漩滚作用使机械能转化为热能以达到消能的目的。

底流水跃消能历史悠久，它能适应高、中、低各级水头和不同的地质条件下，以水跃形式型式与下游水跃衔接，其水流流态稳定，效能效果也较好，因此底流消能工在水利工程中得到了广泛的应用。为了有效地保证水跃的发生，在工程应用当中出现了各种形式的辅助水消能工，如消能坎、挖深式消力池、趾墩等，虽然这些辅助消能工能够取得一定的效果，但布置方案的确定较为复杂且容易产生空蚀或遭撞击破坏，另外，这些措施引起的回流对坝址威胁较大。

而在工程中常会出现如说明书附图图3所示的情况，常规消力池底板水平，建在倾斜基岩上，往往底板和基岩之间有未清除的覆盖层会影响消力池的稳定性，如果全部清除覆盖层或挖深基岩工程量太大。常规传统型式的消力池，或者因为消力池尺寸过小而消能水体不足，不能满足水跃形成与消能的要求；或者受地形限制消力池设置在覆盖层之上通过砂浆锚杆固定(如L1所示)，消力池中水流紊动强烈，布置于覆盖层之上不能满足其强度要求。若将部分基岩开挖(如L3所示)，此时消力池可以满足稳定性与消能要求，但工程量大造价高。如果沿河床基岩地形走势往下延伸逐渐增加水垫深度形成倾斜底板(如L2所示)，则不仅能节省工程造价，增加消能水体，且消力池底板坐落在基岩上能满足稳定性要求，同时能保证良好的消能效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倾斜底板式消力池，它在保证稳定性与较高消能效果的基础上，减少工程开挖量，从而节约工程造价；且结构简单，便于维修。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种倾斜底板式消力池，包括泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦；所述泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦依次连接构成消力池主体。

进一步，所述泄槽段相对水平面的水平夹角为θ，水平方向为扩散形式，扩散角0°<r<15°。

进一步，连接泄槽段和倾斜底板的进口圆弧衔接段的圆心角为ω，其中ω＝θ-a。

进一步，所述消力池底板相对水平面倾斜角为a，其中0<a<θ，一般a为3°～10°。

进一步，所述消力池尾坎相对水平面水平夹角为β，其中0°<a+β<90°。

进一步，消力池最大池深H为消力池长度L的1/4～1/3。

进一步，消力池宽深比W/H＝1.0～2.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该倾斜底板式消力池，消力池的设置简单、维护方便，同时能适应各种复杂地形，特别是对于基岩为倾斜时，沿基岩走向设置有利于节约工程造价，同时能保证良好的稳定性与消能效果。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为现有技术的结构示意图；

图4为本发明的实施例示意图；

图5为消力池中水流紊动示意图；

图中：泄槽段1；进口圆弧衔接段2；倾斜底板3；消力池尾坎4；下游护坦5。消力池A；覆盖层B；基岩C。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种倾斜底板式消力池，包括泄槽段1、进口圆弧衔接段2、倾斜底板3、消力池尾坎4和下游护坦5；所述泄槽段1、进口圆弧衔接段2、倾斜底板3、消力池尾坎4和下游护坦5依次连接构成消力池主体。

所述泄槽段1相对水平面的水平夹角为θ，水平方向为扩散形式，扩散角0°<r<15°。

进一步，连接泄槽段1和倾斜底板3的进口圆弧衔接段2，进口圆弧衔接段2的圆弧段与消力池衔接ω，其中ω＝θ-a。

进一步，所述消力池底板3相对水平面倾斜角为a，其中0<a<θ，一般a为3°～10°。

进一步，所述消力池尾坎4相对水平面水平夹角为β，其中0°<a+β<90°。

进一步，消力池最大池深H为消力池长度L的1/4～1/3。

进一步，消力池宽深比W/H＝1.0～2.5。

实施例：

参见图4，本发明在某一工程溢洪道出口消力池优化水力学模型试验中采用的倾斜底板式消力池，模型比尺为1：35。在本工程中消力池进口以R＝10m圆弧与倾斜底板衔接，底板水平长度为L＝31.05m，倾斜夹角为a＝6°.尾坎水平长度为3.88m，倾斜夹角为β＝60°，池深为H＝6.74m.池宽为W＝10m，即宽深比为W/H＝1.48，流量为86.7m³/s.

实验结果表明，倾斜底板式消力池内消能水体充足，能形成稳定的水跃，水流紊动强烈，消能效果显著。水流通过圆弧段沿倾斜底板进入消力池，水深逐渐加深，临底流速逐渐减小，与常规消力池相比有效的保护了消力池底板；水流冲击到尾坎形成反射，水面水花翻腾，水流剧烈掺气，有效的增加了消力池底板以及边墙的抗空化能力，从而保证消能工安全稳定的运行。其消能机理示意图参见图5。

如果采用原设计方案的常规消力池，则消力池长度需要增加，同时需要采用C30钢筋混凝土整体式结构，消力池后段底板基础位于冲洪积砂卵砾石层上，底板设置Φ25锚筋桩(3根1束，单桩长9m)锚入基岩。采用倾斜底板式消力池不仅缩短了消力池长度，同时消力池底板在基岩上，在减少工程量的情况下能保证较好稳定性与充足的消能水体。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种倾斜底板式消力池，包括泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦；其特征在于：所述泄槽段、进口圆弧衔接段、倾斜底板、消力池尾坎和下游护坦依次连接构成消力池主体；所述泄槽段相对水平面的水平夹角为θ，水平方向为扩散形式，扩散角0°<r<15°；所述消力池底板相对水平面倾斜角为a，其中0<a<θ，a为3°～10°；连接泄槽段和倾斜底板的进口圆弧衔接段的圆心角为ω，其中ω＝θ-a；所述消力池尾坎相对水平面水平夹角为β，其中0°<a+β<90°；消力池最大池深H为消力池长度L的1/4～1/3；消力池宽深比W/H＝1.0～2.5。