CN112267440B - 用于水电站泄洪的消能结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于水电站安全设施领域，具体涉及用于水电站泄洪的消能结构，包括泄洪通道，还包括紊流组件和释流组件，所述紊流组件包括设置在所述泄洪通道内的紊流挑坎和紊流隔板；所述释流组件设置在所述泄洪通道出口下方，所述释流组件包括两个相对设置的固定桩台、缓冲机构和用于分散水流的释流网，所述释流网通过所述缓冲机构分别与两个所述固定桩台连接，通过紊流组件在泄洪通道内扰乱水流，以形成挑流，同时设置有紊流隔板形成孔板消能，使得水流在泄洪通道内进行一次消能；通过释流组件对冲出泄洪通道的水流进行二次消能，从而大幅度降低水流的冲击力，保护建筑体及下游河道。

Description

用于水电站泄洪的消能结构

技术领域

本发明属于水电站安全设施领域，具体涉及用于水电站泄洪的消能结构。

背景技术

汛期水电站需要进行泄洪，泄洪时水经过泄洪通道排出，并冲向下游河道，由于上下游之间的高落差，水流冲击到河床时具有极大的动能，其具有极大的冲击力，会损坏河床，水电站将泄洪通道设置成一定的角度使得水流冲出泄洪通道后会互相冲击，以此削弱其冲击河床的力，该方式只能削弱部分冲击力，效果并不明显。

发明内容

本发明提供用于水电站泄洪的消能结构，以解决上述问题：包括泄洪通道，还包括紊流组件和释流组件，所述紊流组件包括设置在所述泄洪通道内的紊流挑坎和紊流隔板；所述释流组件设置在所述泄洪通道出口下方，所述释流组件包括两个相对设置的固定桩台、缓冲机构和用于分散水流的释流网，所述释流网通过所述缓冲机构分别与两个所述固定桩台连接。

优选的，一组所述紊流组件包括两个紊流挑坎和一个紊流隔板，两个所述紊流挑坎分别设置在所述泄洪通道底部且靠近两侧壁处。

优选的，所述紊流挑坎包括上水部、过水部和回流部，所述紊流挑坎下端与所述泄洪通道底部固定连接，所述上水部与所述泄洪通道底部的夹角为钝角，所述上水部、过水部和回流部沿水流方向顺次设置。

优选的，沿所述泄洪通道进口到出口的方向，每组所述紊流组件的紊流隔板设置在所述紊流挑坎下游，所述紊流隔板设置在所述泄洪通道底部中部。

优选的，所述紊流隔板包括两块间隔设置的过水板，两块所述过水板上分别设置有均布的通孔，两块所述过水板上的通孔开孔位置互相错开。

优选的，所述紊流隔板下端通过铰链连接到泄洪通道底部上，两块所述过水板和所述泄洪通道底部之间均设置有斜向支撑杆，所述泄洪通道底部设置有容纳腔，所述容纳腔内固定设置有第一弹簧，所述斜向支撑杆一端与所述过水板连接，另一端与所述第一弹簧连接。

优选的，所述固定桩台包括主体和挑檐，所述缓冲机构包括液压阻尼器和弹性连接件，所述液压阻尼器一端通过铰链连接在主体上，另一端设置有连接部，所述连接部上设置有释流网接头，所述连接部通过所述弹性连接件与所述挑檐连接。

优选的，所述释流网包括连接段和孔网段，所述连接段包括多根钢索，每根所述钢索分别与所述释流网接头连接，所述孔网段包括带有过孔的网状结构。

优选的，所述孔网段是通过静力绳编织的网状结构。

优选的，设置有多组紊流组件，并且在所述泄洪通道顶部相应的位置上设置有紊流组件。

本发明具有以下有益效果：提供用于水电站泄洪的消能结构，通过紊流组件在泄洪通道内扰乱水流，以形成挑流，同时设置有紊流隔板形成孔板消能，使得水流在泄洪通道内进行一次消能；通过释流组件对冲出泄洪通道的水流进行二次消能，从而大幅度降低水流的冲击力，保护建筑体及下游河道。

附图说明

图1为本发明实施例中泄洪通道和紊流组件从泄洪通道进口观察的结构示意图；

图2为本发明实施例中泄洪通道和紊流组件从泄洪通道出口观察的结构示意图；

图3为本发明实施例中紊流隔板的结构示意图；

图4为本发明实施例中紊流挑坎的结构示意图；

图5为本发明实施例中固定桩台和缓冲机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中固定桩台和缓冲机构另一个视角的结构示意图；

图7为本发明实施例中释流网的结构示意图；

图8为本发明实施例中缓冲机构的结构示意图。

10-泄洪通道；20-紊流挑坎；21-上水部；22-过水部；23-回流部；30-紊流隔板；31-过水板；311-通孔；32-斜向支撑杆；33-第一弹簧；41-主体；42-挑檐；50-缓冲机构；51-液压阻尼器；52-第二弹簧；53-连接部；54-释流网接头；61-连接段；62-孔网段。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-8所示，用于水电站泄洪的消能结构，包括泄洪通道10，还包括紊流组件和释流组件，所述紊流组件包括设置在所述泄洪通道10内的紊流挑坎20和紊流隔板30；所述释流组件设置在所述泄洪通道10出口下方，所述释流组件包括两个相对设置的固定桩台、缓冲机构50和用于分散水流的释流网，所述释流网通过所述缓冲机构50分别与两个所述固定桩台连接。

对于水流的消能来说，一般需要多种形式综合作用，才能得到一个较好的效果，一般采用的方式有通过水流内部紊动扩散和摩擦、水流与边壁摩擦与碰撞、水流在空气中的扩散以及与空气的强烈混杂，其目的在于将水流的动能转化为热量而耗损，以此减弱水流对建筑物及河道的破坏。

紊流挑坎20将水流挑起形成挑流，造成水流内部的紊动，同时配合紊流隔板30的作用加剧紊动，从而消耗一定的水流动能，当水流冲泄洪通道10中冲出，冲击到释流网上，通过释流网将水流分散，水流冲击到释流网上时即分散，然后在下落的过程中一定程度的在此聚拢，聚拢的过程中会混入大量的空气，类似于目前常用的洗手水龙头上安装一个过滤网，会将水冲散并带有大量的空气，以此来消除部分水流的动能，可以直观感受到的是，加了过滤网的水龙头和没有加过滤网的水龙头，在开启程度相同的情况下，没有加过滤网水龙头上冲出的水流对手的冲击力更大。

作为优选的方案，一组所述紊流组件包括两个紊流挑坎20和一个紊流隔板30，两个所述紊流挑坎20分别设置在所述泄洪通道10底部且靠近两侧壁处。将两个紊流挑坎20分别设置在角落处，贴着泄洪通道10侧壁，使挑流经过侧壁的摩擦消能，增强消能的效果。

作为优选的方案，所述紊流挑坎20包括上水部21、过水部22和回流部23，所述紊流挑坎20下端与所述泄洪通道10底部固定连接，所述上水部21与所述泄洪通道10底部的夹角为钝角，所述上水部21、过水部22和回流部23沿水流方向顺次设置。所述回流部23设置有凸起的加固段，加固段还可以加强水流的紊动。

当泄洪通道10内的闸门刚开始由液压装置起吊，水流从闸门下方流出，此时的水流冲击力强，量相对较小，从水流接触到紊流挑坎20开始，先从上水部21经过，被挑起，然后大部分水流冲过挑坎向后方流去，部分水流经过过水部22然后流到回流部23，形成水璇；当泄洪通道10内的闸门完全开启后，大量的水涌入，几乎占满整个泄洪通道10，那么设置在泄洪通道10底部的紊流组件带来的水流紊动形成在水流内部。

作为优选的方案，沿所述泄洪通道10进口到出口的方向，每组所述紊流组件的紊流隔板30设置在所述紊流挑坎20下游，所述紊流隔板30设置在所述泄洪通道10底部中部。

经过紊流挑坎20扰动的水流经过紊流隔板30，将紊流隔板30设置在中间，也就是说紊流隔板30可以同时接触到两个紊流挑坎20扰动过的水流，在此处有一定的紊流交叉作用，以提高消能的能力。

作为优选的方案，所述紊流隔板30包括两块间隔设置的过水板31，两块所述过水板31上分别设置有均布的通孔311，两块所述过水板31上的通孔311开孔位置互相错开，以形成孔板消能。

作为优选的方案，所述紊流隔板30下端通过铰链连接到泄洪通道10底部上，两块所述过水板31和所述泄洪通道10底部之间均设置有斜向支撑杆32，所述泄洪通道10底部设置有容纳腔，所述容纳腔内固定设置有第一弹簧33，所述斜向支撑杆32一端与所述过水板31连接，另一端与所述第一弹簧33连接。

当水流冲击到紊流隔板30后，由于下端是铰接在泄洪通道10底部的，那么紊流隔板30便会相应的向下游摆，在两侧支撑杆和第一弹簧33的作用下，这个向前摆的动作会由于两个弹簧的弹力而具有复位的作用力，以此往复便会形成来回摆动，将水流的动能转化为弹簧的势能进而最终转化为热能。

作为优选的方案，所述固定桩台包括主体41和挑檐42，所述缓冲机构50包括液压阻尼器51和弹性连接件，所述液压阻尼器51一端通过铰链连接在主体41上，另一端设置有连接部53，所述连接部53上设置有释流网接头54，所述连接部53通过所述弹性连接件与所述挑檐42连接，这里的弹性连接件可以使用第二弹簧52。

这里的主体41可以是钢筋混凝土结构的承重墙，该墙体深入到基岩上，确保其稳固，释流网通过接头连接到缓冲机构50上，当水流冲击到释流网后，释流网与缓冲机构50的连接点会有一个向下和相向的运动趋势，直白的说就是向中间靠拢并向下沉，弹性连接件作为一个具有复位能力的结构，使得整个释流网可以在竖直方向上有一个往复的运动，而液压阻尼器51则是缓冲相向运动的趋势，二者组合使释流网传到主体41和挑檐42的力被一定程度减弱，保护基础设施。

作为优选的方案，所述释流网包括连接段61和孔网段62，所述连接段61包括多根钢索，每根所述钢索分别与所述释流网接头54连接，所述孔网段62包括带有过孔的网状结构。

作为优选的方案，所述孔网段62是通过静力绳编织的网状结构。

容易实施的是，通过静力绳编织网状结构，常见的有高空游乐设施下方设置的安全网，通过绳索编织出网状结构为现有技术，此处不做赘述，本申请的网状结构相较常见的安全网，其孔隙更小，而静力绳以其极小的收缩率，避免长期使用释流网变形。

作为优选的方案，设置有多组紊流组件，并且在所述泄洪通道10顶部相应的位置上设置有紊流组件。

设置多组紊流组件增强对水流内部的扰动，同时在泄洪通道10顶部设置紊流组件，两个相对的紊流挑坎20相当于是将泄洪通道10该断面的横截面面积减小了，以形成收缩流，进一步消能。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.用于水电站泄洪的消能结构，包括泄洪通道（10），其特征在于：还包括紊流组件和释流组件，所述紊流组件包括设置在所述泄洪通道（10）内的紊流挑坎（20）和紊流隔板（30）；所述释流组件设置在所述泄洪通道（10）出口下方，所述释流组件包括两个相对设置的固定桩台、缓冲机构（50）和用于分散水流的释流网，所述释流网通过所述缓冲机构（50）分别与两个所述固定桩台连接；

所述紊流隔板（30）包括两块间隔设置的过水板（31），所述紊流隔板（30）下端通过铰链连接到泄洪通道（10）底部上，两块所述过水板（31）和所述泄洪通道（10）底部之间均设置有斜向支撑杆（32），所述泄洪通道（10）底部设置有容纳腔，所述容纳腔内固定设置有第一弹簧（33），所述斜向支撑杆（32）一端与所述过水板（31）连接，另一端与所述第一弹簧（33）连接。

2.根据权利要求1所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：一组所述紊流组件包括两个紊流挑坎（20）和一个紊流隔板（30），两个所述紊流挑坎（20）分别设置在所述泄洪通道（10）底部且靠近两侧壁处。

3.根据权利要求2所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：所述紊流挑坎（20）包括上水部（21）、过水部（22）和回流部（23），所述紊流挑坎（20）下端与所述泄洪通道（10）底部固定连接，所述上水部（21）与所述泄洪通道（10）底部的夹角为钝角，所述上水部（21）、过水部（22）和回流部（23）沿水流方向顺次设置。

4.根据权利要求3所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：沿所述泄洪通道（10）进口到出口的方向，每组所述紊流组件的紊流隔板（30）设置在所述紊流挑坎（20）下游，所述紊流隔板（30）设置在所述泄洪通道（10）底部中部。

5.根据权利要求4所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：两块所述过水板（31）上分别设置有均布的通孔（311），两块所述过水板（31）上的通孔（311）开孔位置互相错开。

6.根据权利要求1所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：所述固定桩台包括主体（41）和挑檐（42），所述缓冲机构（50）包括液压阻尼器（51）和弹性连接件，所述液压阻尼器（51）一端通过铰链连接在主体（41）上，另一端设置有连接部（53），所述连接部（53）上设置有释流网接头（54），所述连接部（53）通过所述弹性连接件与所述挑檐（42）连接。

7.根据权利要求6所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：所述释流网包括连接段（61）和孔网段（62），所述连接段（61）包括多根钢索，每根所述钢索分别与所述释流网接头（54）连接，所述孔网段（62）包括带有过孔的网状结构。

8.根据权利要求7所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：所述孔网段（62）是通过静力绳编织的网状结构。

9.根据权利要求1所述的用于水电站泄洪的消能结构，其特征在于：设置有多组紊流组件，并且在所述泄洪通道（10）顶部相应的位置上设置有紊流组件。

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