CN111691376A - 一种非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法 - Google Patents

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周辉
侯慧敏
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    • E02B8/06—Spillways; Devices for dissipation of energy, e.g. for reducing eddies also for lock or dry-dock gates

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Abstract

本发明公开了一种非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法。本发明消能工包括底板、位于底板上的两相对侧设置的边墙，该消能工的两边墙对称收缩并构成收缩段，该消能工的泄水孔侧位于收缩段末端，该消能工还包括设置在泄水孔底部且与底板对接为一体的托板，该托板构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。本发明方法为对传统消能工的改进以成为本发明消能工。本发明可以有效地消除水翅现象，尽量减免泄水水舌对其下游水工建筑物的影响，此外，本发明还可减少对水垫塘的冲击压力，降低泄洪雾化强度和影响范围，达到了既提高消能率又削弱雾化的目的。

Description

一种非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法
技术领域
本发明属于水利水电工程泄洪消能领域，尤其涉及一种非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法。
背景技术
我国西南地区水能资源丰富，该地区山高谷陡，水流落差大。在该地区修建的水利水电工程地质复杂、两岸山体高陡，河谷狭窄，地震烈度高，坝身泄流量大，给水利枢纽设计带来了难度，特别是坝身泄水建筑物的布置，使得坝身泄洪消能的技术复杂、难度增加。在水利水电工程枢纽中，水工建筑物的泄洪消能问题是必须要解决的，针对高坝窄河谷、地质复杂的特点，提出在高坝枢纽泄水孔上应用一种非完全透空型底板的收缩式消能工，使下泄水舌横向收缩、纵向拉长，减轻水舌对下游水垫塘底板冲击压强，降低泄洪雾化降雨的强度和影响范围
设置在坝体4上的传统的收缩式消能工鼻坎一般由底板1和两侧边墙2组成，结构如图1和图2所示，收缩式消能工借助两侧边墙的收缩构成收缩段3，迫使水流变形，增强紊动和掺气，形成竖向和纵向扩散的水流流态，但下泄水舌上缘出现横向卷曲、左右摆动、稳定性差的现象，使入水的水舌主体集中、沿纵向和横向分布不均匀、冲击水垫塘底板，也随之加剧了泄洪雾化。
所以，一种非完全透空型底板的收缩式消能工及消能方法，可以有效地解决此种问题的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消能效果好同时又可以削弱泄洪雾化的非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法，旨在解决上述背景技术中现有技术的缺陷。
本发明是这样实现的，一种非完全透空型底板收缩式消能工，该消能工包括底板、位于底板上的两相对侧设置的边墙，该消能工的两边墙对称收缩并构成收缩段，该消能工的泄水孔侧位于收缩段末端，该消能工还包括设置在所述泄水孔底部且与底板对接为一体的托板，该托板构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
优选地，在靠底板下侧方向上，所述托板、底板之间的夹角为6～9°；所述托板为收缩段全长的1/6～1/5。
本发明进一步公开了一种非完全透空型底板收缩式消能方法，该方法为对传统收缩式消能工的改进以消除下泄水舌下缘的水翅，所述传统收缩式消能工包括底板、位于底板上的两相对侧设置的边墙，该消能工的两边墙对称收缩并构成收缩段，该消能工的泄水孔侧位于收缩段末端，所述改进为在所述泄水孔底部设置与底板对接为一体的托板，该托板构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
优选地，在靠底板下侧方向上，所述托板、底板之间的夹角为6～9°；所述托板为收缩段全长的1/6～1/5。
本发明克服现有技术的不足，提供一种非完全透空型底板收缩式消能工及消能方法。本发明通过对传统收缩式消能工进行改进，具体为，在泄水孔出口采用对称收缩，非完全透空形底板就是将泄水孔收缩段底板设置成折线式非完全透空体形，特征是泄水孔出口采用对称收缩型式，并在收缩段出口底部设置一块托板，原理是水流的动能耗损或水流的动能分散，以减弱对水工建筑物及河渠的破坏作用，效果显著，保障枢纽建筑物的安全。本发明非完全透空型底板能够消除泄水水舌下缘的水翅，使水舌下缘尽量远离其下游水工建筑物，从而减免下泄水流对其下游水工建筑物的影响；此外，该非完全透空体形可以确保水舌纵向充分拉开、入水分布均匀，减少对水垫塘的冲击压力，降低泄洪雾化强度和影响范围，坝体孔口泄洪能达到消能防冲目的，既提高消能率又削弱雾化。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对传统收缩式消能工底板的改进，可以使水舌下缘与其下游水工建筑物之间存在安全距离；
(2)本发明可以有效地消除水翅现象，确保水舌下缘尽量远离下游水工建筑物；在闸门开启(或关闭)过程中的出现小流量条件下，可以尽量减免泄水水舌对其下游水工建筑物的影响；
(3)本发明将收缩段底板设置成折线式非完全透空体形，形成具有非完全透空底板的收缩式消能工，在设置折线式托板部分的水体提前下泄，使下泄水体形成良好的横向收缩、纵向充分扩散的窄长型水流形态，减少对水垫塘的冲击压力，降低泄洪雾化强度和影响范围，达到了既提高消能率又削弱雾化的目的；
(4)本发明对高水头、大流量、窄河谷、地质复杂的泄水建筑物的泄洪消能和泄洪雾化影响有积极作用。
附图说明
图1是现有一传统收缩式消能工的结构示意图；其中，图1a是该消能工的剖面图，图1b是该消能工的俯视图；
图2是现有又一传统收缩式消能工的结构示意图；其中，图2a是该消能工的剖面图，图2b是该消能工的俯视图；
图3是本发明一实施例的收缩式消能工的结构示意图，该图为上图1所示结构基础上的改进；其中，图3a为该消能工的剖面图，图3b是该消能工的俯视图；
图4是本发明又一实施例的收缩式消能工的结构示意图，该图为上图2所示结构基础上的改进；其中，图4a为该消能工的剖面图，图4b是该消能工的俯视图；
图5是图4所示收缩式消能工的下泄水舌示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种非完全透空型底板收缩式消能工，如图3所示，设置在水坝的坝体4上，该消能工包括底板1、位于底板1上的两相对侧设置的边墙2，该消能工泄水孔侧的两边墙2对称收窄并构成收缩段3，该消能工还包括设置在所述泄水孔底部且与底板1对接为一体的托板5，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
在本发明的实际应用过程中，在靠底板下侧方向上，当所述托板、底板之间的夹角为6～9°/托板为收缩段全长的1/6～1/5时，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅的效果最佳。
在本发明实施例中，消能工的托板5与底板1呈折线型，该托板5因此构成折线型非完全透空型底板，折线型非完全透空底板1会消除对水舌下缘产生的水翅现象。当水舌下缘与非完全透空型底板相接触，形成的水舌下缘形成低垂拉伸，水舌在纵向拉形很长，但水冠不高，即减小了对下游水垫塘底部的冲击力，又减小了水舌空中消能雾化雨强，雨区范围高程低，削弱了雾化现象。
事实上，为便于对现有传统效能工的改造，基于本发明上述效能工的实施方式，本发明进一步提供了一种非完全透空型底板收缩式消能方法，该方法为对传统收缩式消能工的改进以消除下泄水舌下缘的水翅；其中，该传统收缩式消能工的结构如图1所示，该传统收缩式消能工均包括底板1、位于底板1上的两相对侧设置的边墙2，该传统消能工泄水孔侧的两边墙2对称收窄并构成收缩段3，所述改进为在所述泄水孔底部设置与底板1对接为一体的托板5，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。其中，针对图1所示的传统收缩式消能工的改进后的消能工结构图如图3所示。
在本发明的实际应用过程中，在靠底板下侧方向上，当所述托板、底板之间的夹角为6～9°/托板为收缩段全长的1/6～1/5时，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅的效果最佳。
在本发明实施例中，改进后的消能工中，托板5与底板1呈折线型，该托板5因此构成折线型非完全透空型底板，折线型非完全透空底板1会消除对水舌下缘产生的水翅现象。当水舌下缘与非完全透空型底板相接触，水舌下缘形成低垂拉伸，水舌在纵向拉形很长，但水冠不高，即减小了对下游水垫塘底部的冲击力，又减小了水舌空中消能雾化雨强，雨区范围高程低，削弱了雾化现象。并且，通过对传统消能工结构上的巧妙修改，极大的降低了改造成本或者重造成本，使得本发明具有极高的经济价值。
实施例2
一种非完全透空型底板收缩式消能工，如图4所示，设置在水坝的坝体4上，该消能工包括底板1、位于底板1上的两相对侧设置的边墙2，该消能工泄水孔侧的两边墙2对称收窄并构成收缩段3，该消能工还包括设置在所述泄水孔底部且与底板1对接为一体的托板5，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
在本发明的实际应用过程中，在靠底板下侧方向上，当所述托板、底板之间的夹角为6～9°/托板为收缩段全长的1/6～1/5时，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅的效果最佳。
在本发明实施例中，消能工的托板5与底板1呈折线型，该托板5因此构成折线型非完全透空型底板，折线型非完全透空底板1会消除对水舌下缘产生的水翅现象。当水舌下缘与非完全透空型底板相接触，形成的水舌水面线如图5所示，水舌下缘形成低垂拉伸，水舌在纵向拉形很长，但水冠不高，即减小了对下游水垫塘底部的冲击力，又减小了水舌空中消能雾化雨强，雨区范围高程低，削弱了雾化现象。
事实上，为便于对现有传统效能工的改造，基于本发明上述效能工的实施方式，本发明进一步提供了一种非完全透空型底板收缩式消能方法，该方法为对传统收缩式消能工的改进以消除下泄水舌下缘的水翅；其中，该传统收缩式消能工的结构如图2所示，该传统收缩式消能工均包括底板1、位于底板1上的两相对侧设置的边墙2，该传统消能工泄水孔侧的两边墙2对称收窄并构成收缩段3，所述改进为在所述泄水孔底部设置与底板1对接为一体的托板5，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。其中，针对图2所示的传统收缩式消能工的改进后的消能工结构图如图4所示。
在本发明的实际应用过程中，在靠底板下侧方向上，当所述托板、底板之间的夹角为6～9°/托板为收缩段全长的1/6～1/5时，该托板5构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅的效果最佳。
在本发明实施例中，改进后的消能工中，托板5与底板1呈折线型，该托板5因此构成折线型非完全透空型底板，折线型非完全透空底板1会消除对水舌下缘产生的水翅现象。当水舌下缘与非完全透空型底板相接触，形成的水舌水面线如图5所示，水舌下缘形成低垂拉伸，水舌在纵向拉形很长，但水冠不高，即减小了对下游水垫塘底部的冲击力，又减小了水舌空中消能雾化雨强，雨区范围高程低，削弱了雾化现象。并且，通过对传统消能工结构上的巧妙修改，极大的降低了改造成本或者重造成本，使得本发明具有极高的经济价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种非完全透空型底板收缩式消能工，该消能工包括底板、位于底板上的两相对侧设置的边墙，该消能工的两边墙对称收缩并构成收缩段，该消能工的泄水孔侧位于收缩段末端，其特征在于，该消能工还包括设置在所述泄水孔底部且与底板对接为一体的托板，该托板构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
2.如权利要求1所述的非完全透空型底板收缩式消能工，其特征在于，在靠底板下侧方向上，所述托板、底板之间的夹角为6～9°；
所述托板为收缩段全长的1/6～1/5。
3.一种非完全透空型底板收缩式消能方法，该方法为对传统收缩式消能工的改进以消除下泄水舌下缘的水翅，所述传统收缩式消能工包括底板、位于底板上的两相对侧设置的边墙，该消能工的两边墙对称收缩并构成收缩段，该消能工的泄水孔侧位于收缩段末端，其特征在于，所述改进为在所述泄水孔底部设置与底板对接为一体的托板，该托板构成折线式非完全透空体形以消除下泄水舌下缘的水翅。
4.如权利要求3所述的非完全透空型底板收缩式消能方法，其特征在于，在靠底板下侧方向上，所述托板、底板之间的夹角为6～9°；
所述托板为收缩段全长的1/6～1/5。
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