CN112049067A - 一种新型水流对冲式跌水建筑物 - Google Patents

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翁茂峰
姜龙
顾嵋杰
马超
孔锐
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Abstract

本发明公开了一种新型水流对冲式跌水建筑物，包括有渠道Ⅰ，渠道依次连通有消力池及渠道Ⅱ，渠道Ⅰ与消力池之间设置有跌坎，渠道Ⅰ底部开有跌井进口，消力池底部开有跌井出口，跌井进口与跌井出口之间设置有跌井管，跌井管连通渠道Ⅰ与消力池。本发明在原有的跌水建筑物的基础上，在跌水的跌坎前设置跌井入口，出口设置在消力池内，跌坎前的跌井可对渠道流量进行分流，减小跌水缺口的单宽流量，跌井出口的水流与跌坎跌下来的水舌形成对冲消能，可减小消能工规模。使水流能够互相对冲，利用水流冲击、摩擦、掺气增加消能效果。

Description

一种新型水流对冲式跌水建筑物
技术领域
本发明属于水利水电工程领域，涉及一种新型水流对冲式跌水建筑物。
背景技术
跌水建筑物是渠道上游水流经由跌水缺口流出，自由跌落于下游渠道消力池的连接建筑物。根据上下游渠道间的落差大小，可采用单级和多级的布置形式。跌水通常由上游进口连接段、控制堰口、消力池及下游出口连接整流砌护段等部分组成。消力池是跌水建筑物的重要组成部分，消力池能使下泄急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40％～70％，并可缩短消力池长度，是一种有效而经济的消能设施。一般为了增加消力池效能效率，会在消力池底部设置混凝土墩、消力坎等效能设施。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型水流对冲式跌水建筑物，具有使水流能够互相对冲，利用水流冲击、摩擦、掺气消能效果。
本发明所采用的技术方案是，一种新型水流对冲式跌水建筑物，包括有渠道Ⅰ，渠道依次连通有消力池及渠道Ⅱ，渠道Ⅰ与消力池之间设置有跌坎，渠道Ⅰ底部开有跌井进口，消力池底部开有跌井出口，跌井进口与跌井出口之间设置有跌井管，跌井管连通渠道Ⅰ与消力池。
本发明的特点还在于：
通过跌井出口的流量Q跌井＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ设计流量。
通过跌坎下跌的流量Q跌坎＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ设计流量。
跌井进口与跌坎净距L1＝(2.5～3.5)H，H为渠道Ⅰ设计水深。
跌井出口与跌坎净距L2＝(0.8～1.0)H，H为渠道Ⅰ设计水深。
跌井管宽度b＝(0.5～1.0)B，B为渠道Ⅰ底宽。
跌井沿渠道Ⅰ水流方向开口距离e＝(0.3～0.5)B，B为渠道Ⅰ底宽。
本发明的有益效果是：
本发明在原有的跌水建筑物的基础上，在跌水的跌坎前设置跌井入口，出口设置在消力池内，跌坎前的跌井可对渠道流量进行分流，减小跌水缺口的单宽流量，跌井出口的水流与跌坎跌下来的水舌形成对冲消能，可减小消能工规模。使水流能够互相对冲，利用水流冲击、摩擦、掺气增加消能效果。
附图说明
图1是本发明一种新型水流对冲式跌水建筑物的结构示意图；
图2是本发明一种新型水流对冲式跌水建筑物的俯视图；
图中，1.渠道Ⅰ，2.消力池，3.渠道Ⅱ，4.跌井管，5.跌坎。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种新型水流对冲式跌水建筑物，结构如图1、2所示，包括有渠道Ⅰ1，渠道Ⅰ1依次连通有消力池2及渠道Ⅱ3，渠道Ⅰ1与消力池2之间设置有跌坎5，渠道Ⅰ1底部开有跌井进口，消力池2底部开有跌井出口，跌井进口与跌井出口之间设置有跌井管4，跌井管4连通渠道Ⅰ1与消力池2。
通过跌井出口的流量Q跌井＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ1设计流量。
通过跌坎5下跌的流量Q跌坎＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ1设计流量。
跌井进口与跌坎5净距L1＝(2.5～3.5)H，H为渠道Ⅰ1设计水深。
跌井出口与跌坎5净距L2＝(0.8～1.0)H，H为渠道Ⅰ1设计水深。
跌井管4宽度b＝(0.5～1.0)B，B为渠道Ⅰ1底宽。
跌井4沿渠道Ⅰ1水流方向开口距离e＝(0.3～0.5)B，B为渠道Ⅰ1底宽。
本发明一种新型水流对冲式跌水建筑物，其工作原如下：
水流从渠道Ⅰ以流量Q流入本跌水建筑物时，一部分水流从跌井4流入消力池2内，流量为Q跌井，末端水流向上；另一部分水流从跌坎5跌入消力池2内，流量为Q跌坎，末端水流向下。两股水流在消力池2内相向而遇，相互对冲，利用水流冲击、摩擦、掺气增加消能效果。水流在水舌跌落附近回旋、撞击、分散、混掺，消耗更多的能量，使水流流速分布均匀、流态平稳的进入下游渠道Ⅱ。

Claims (7)

1.一种新型水流对冲式跌水建筑物，包括有渠道Ⅰ(1)，所述渠道Ⅰ(1)依次连通有消力池(2)及渠道Ⅱ(3)，所述渠道Ⅰ(1)与消力池(2)之间设置有跌坎(5)，其特征在于，渠道Ⅰ(1)底部开有跌井进口，消力池(2)底部开有跌井出口，所述跌井进口与跌井出口之间设置有跌井管(4)，所述跌井管(4)连通渠道Ⅰ(1)与消力池(2)。
2.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，通过所述跌井出口的流量Q跌井＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ(1)设计流量。
3.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，通过所述跌坎(5)下跌的流量Q跌坎＝(0.4～0.6)Q，Q为渠道Ⅰ(1)设计流量。
4.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，所述跌井进口与跌坎(5)净距L1＝(2.5～3.5)H，H为渠道Ⅰ(1)设计水深。
5.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，所述跌井出口与跌坎(5)净距L2＝(0.8～1.0)H，H为渠道Ⅰ(1)设计水深。
6.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，所述跌井管(4)宽度b＝(0.5～1.0)B，B为渠道Ⅰ(1)底宽。
7.根据权利要求1所述的一种新型水流对冲式跌水建筑物，其特征在于，所述跌井(4)沿渠道Ⅰ(1)水流方向开口距离e＝(0.3～0.5)B，B为渠道Ⅰ(1)底宽。
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