CN107435323A - 一种优化后的联合消能工体型 - Google Patents

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杨具瑞
李书曌
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    • E02B8/00Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
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Abstract

本发明涉及一种优化后的联合消能工体型,属于水利工程泄洪消能技术领域。本发明包括宽尾墩、消能台阶、消力池;宽尾墩位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶一端与宽尾墩1相连,消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连。本发明优化后的联合消能工采用联合消能的形式,消能率有一定幅度的提升;优化后的联合消能工优化消能台阶,能减小宽尾墩过流时坝面出现的负压,又可避免水流集中对坝面的冲蚀作用;优化后的联合消能工对下游冲刷较小,坝体安全可靠,使用寿命长;优化后的联合消能工尺寸要求较小,设施维护周期较长,更加经济与安全。

Description

一种优化后的联合消能工体型
技术领域
本发明涉及一种优化后的联合消能工体型,属于水利工程泄洪消能技术领域。
背景技术
我国河流丰富、雨量充沛,易于水利工程的开发与建设。然而许多河流流量较大、泄洪落差也很大,水利工程拦截河流对下游冲刷破坏十分严重。常用的传统消能工主要有消力池、宽尾墩等,而利用传统消能工进行消能防冲,由于水头高、流量大,这就要求了传统消能工体型较大,其消能效果好却不经济。
为解决此类问题,提出消能工的联合运用。常用的联合消能工有宽尾墩-消力池联合消能工以及宽尾墩-消能台阶联合消能工。而利用宽尾墩-消力池联合消能工进行消能防冲,其消能效果较好但溢流坝面负压值较大,易发生坝面的空蚀空化破坏。应用宽尾墩-消能台阶联合消能工时,其溢流坝面空蚀空化现象得到一定改善,但不适用于水头高、流量大的情况或宽尾墩尺寸仍旧较大不经济。近年来,“宽尾墩+消能台阶+消力池”的联合消能工得到了应用,作者通过国家自然科学基金(51569010)水工模型试验,得知此种联合消能工可通过消能阶梯部位进行优化,优化后的联合消能工消能率有所提高,阶梯面的空蚀空化现象也得到改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种优化后的联合消能工体型,将WES 溢流坝面闸墩尾部扩展成宽尾墩,使水流收缩挑射到空中,与空气摩擦、掺气、扩散消能。
本发明按以下技术方案实现:一种优化后的联合消能工体型,包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3;宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶2一端与宽尾墩1相连,消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连,消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5;消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部,消能台阶过渡段4为组合式台阶,其台阶Ⅰ6高度h1为1~1.5m,台阶Ⅱ7高度h2为1~0.5m,台阶Ⅰ6宽度b1为0.75~1.125m,台阶Ⅱ7宽度b2为0.75~0.375m,消能台阶均匀段5为常规均匀台阶,其台阶Ⅲ8高度h3为1m,台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。
所述消力池3通过反弧段与消能台阶2相连,采用常规消力池型式。
一种优化后的联合消能工体型的工作原理为:水流自水库经进水闸进入,流经溢流坝段,经过WES 溢流坝面闸墩尾部的宽尾墩1使水流收缩挑射到空中,与空气摩擦、掺气、扩散消能。又经过消能台阶2对水流的阻力,使下泄水流在台阶之间形成旋滚,并与坝面主流发生强烈的混掺作用,迫使水流产生强烈地紊动,大量掺入空气,从而达到消能以及降低台阶坝面处的空蚀空化的目的。水流流经反弧段流入消力池3,形成底流消能,在消力池水垫内加强水流内部掺混作用,从而达到增进消能的目的。
本发明具有以下有益效果:
1、该优化后的联合消能工采用联合消能的形式,消能率有一定幅度的提升;
2、该优化后的联合消能工优化消能台阶,能减小宽尾墩过流时坝面出现的负压,又可避免水流集中对坝面的冲蚀作用;
3、该优化后的联合消能工对下游冲刷较小,坝体安全可靠,使用寿命长;
4、该优化后的联合消能工尺寸要求较小,设施维护周期较长,更加经济与安全。
附图说明
图1为本发明结构主视示意图;
图2为本发明消能台阶结构示意图。
图中各标号为:1:宽尾墩、2:消能台阶、3:消力池、4:消能台阶过渡段、5:消能台阶均匀段、6:台阶Ⅰ 、7:台阶Ⅱ 、8:台阶Ⅲ 。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明作进一步说明,但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1:如图1-2所示,一种优化后的联合消能工体型,包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3;宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶2一端与宽尾墩1相连,消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连,消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5;消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部,消能台阶过渡段4为组合式台阶,其台阶Ⅰ6高度h1为1m,台阶Ⅱ7高度h2为1m,台阶Ⅰ6宽度b1为1.125m,台阶Ⅱ7宽度b2为0.375m,消能台阶均匀段5为常规均匀台阶,其台阶Ⅲ8高度h3为1m,台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。
消力池3通过反弧段与消能台阶2相连,采用常规消力池型式。
实施例2:如图1-2所示,一种优化后的联合消能工体型,包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3;宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶2一端与宽尾墩1相连,消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连,消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5;消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部,消能台阶过渡段4为组合式台阶,其台阶Ⅰ6高度h1为1.5m,台阶Ⅱ7高度h2为0.5m,台阶Ⅰ6宽度b1为0.75m,台阶Ⅱ7宽度b2为0.75m,消能台阶均匀段5为常规均匀台阶,其台阶Ⅲ8高度h3为1m,台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。
消力池3通过反弧段与消能台阶2相连,采用常规消力池型式。
实施例3:如图1-2所示,一种优化后的联合消能工体型,包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3;宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶2一端与宽尾墩1相连,消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连,消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5;消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部,消能台阶过渡段4为组合式台阶,其台阶Ⅰ6高度h1为1.5m,台阶Ⅱ7高度h2为0.5m,台阶Ⅰ6宽度b1为1.125m,台阶Ⅱ7宽度b2为0.375m,消能台阶均匀段5为常规均匀台阶,其台阶Ⅲ8高度h3为1m,台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。
消力池3通过反弧段与消能台阶2相连,采用常规消力池型式。

Claims (2)

1.一种优化后的联合消能工体型,其特征在于:包括宽尾墩(1)、消能台阶(2)、消力池(3);宽尾墩(1)位于WES 溢流坝面闸墩尾部,消能台阶(2)位于坝体WES溢流坝面的直线段,消能台阶(2)一端与宽尾墩(1)相连,消能台阶(2)另一端通过反弧段与消力池(3)相连,消能台阶(2)包括消能台阶过渡段(4)、消能台阶均匀段(5);消能台阶过渡段(4)位于消能台阶均匀段(5)上部,消能台阶过渡段(4)为组合式台阶,其台阶Ⅰ(6)高度h1为1~1.5m,台阶Ⅱ(7)高度h2为1~0.5m,台阶Ⅰ(6)宽度b1为0.75~1.125m,台阶Ⅱ(7)宽度b2为0.75~0.375m,消能台阶均匀段(5)为常规均匀台阶,其台阶Ⅲ(8)高度h3为1m,台阶Ⅲ(8)宽度b3为0.75m。
2.根据权利要求1所述的优化后的联合消能工体型,其特征在为:所述消力池(3)通过反弧段与消能台阶(2)相连,采用常规消力池型式。
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