CN112391998B - 一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，包括基础和挡流墙，挡流墙上开设有若干个消能孔，消能孔靠近出水口的一端沿消能孔内壁的一周开设有消能槽，消能孔和消能槽内设置有消能组件，消能组件包括分流管和消能管，分流管一端位于消能孔内，另一端位于消能槽内，分流管靠近消能槽的一端凸起并形成消能肩，消能肩远离消能槽的一侧形成有旋滚区，分流管和消能孔之间固接有支撑杆一；消能管包括依次首尾连接的内直管、引流管以及外直管，内直管位于旋滚区的下方，引流管位于消能肩尾部的下方，引流管靠近内直管一端的直径大于另一端，分流管和消能管之间固接有支撑杆二。本申请能够加快消除水流动能，减少对建筑物造成冲刷。

Description

一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙

技术领域

本申请涉及水利工程的领域，尤其是涉及一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙。

背景技术

水利工程是为了控制、利用和保护地表及地下的水资源与环境而修建的各项工程建设的总称。在建设水利工程时，消能墙能够消除泄水建筑物或落差建筑物下泄急流的多余动能，防止或减轻水流对水工建筑物及其下游河渠等的冲刷破坏。而消能的原理是在挡水建筑物下游设消力池、消力坎、消能墙等，促使水流在限定范围内产生水跃，通过水流的内部摩擦、掺气和撞击以消耗多余的能量。

在相关技术中公告号为CN110055928B的中国发明专利，其公开了一种坝体下游受冲刷河床修复方法和系统，在坝体溢流段正对方向的下游修建消能墙，在消能墙的背水面砼壁设置轮座并安装有带轮，在下游水位设置固定的或者活动的带轮，上下游带轮环绕有履带，履带上按一定间距固定铲泥沙斗，利用水流动力将位于履带上侧的多个铲泥沙斗推送前进并迫使履带转动，带动履带下方的铲泥沙斗向前上游推进，弧形斗体内部的收集泥沙下落进入凹陷区对凹陷区修复，持续循环能将下游堆积泥沙搬运至上游被冲刷区域。利用泄洪水流余能作为河床修复驱动力，能够对坝体下游受冲刷河床进行长期持续有效修复。

针对上述中的相关技术，发明人认为：当洪水较大时，水流越过消能墙后，底部的水流仍具有较多的动能，仍会对建筑物体造成严重的冲刷。

发明内容

为了加快消除水流动能，减少对建筑物造成冲刷，本申请提供一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙。

本申请提供的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，采用如下的技术方案：

一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，包括埋设于河床内的基础和固定于所述基础上的挡流墙，所述挡流墙上开设有若干个消能孔，所述消能孔靠近出水口的一端沿所述消能孔内壁的一周开设有消能槽，所述消能孔和所述消能槽内设置有消能组件，所述消能组件包括分流管和消能管，所述分流管一端位于所述消能孔内，另一端位于所述消能槽内，所述分流管靠近所述消能槽的一端凸起并形成消能肩，所述消能肩远离所述消能槽的一侧形成有旋滚区，所述分流管和所述消能孔之间固接有支撑杆一；所述消能管包括依次首尾连接的内直管、引流管以及外直管，所述内直管位于所述旋滚区内，所述引流管位于所述消能肩尾部，所述引流管靠近所述内直管一端的内径小于另一端，所述分流管和所述消能管之间固接有支撑杆二。

通过采用上述技术方案，当水流经过挡流墙时，水流会进入消能孔内，进入消能孔后会被分流管分流，其中一支水流会沿着分流管的外壁流至消能肩，利用消能肩能够使得水流产生撞击，水流内部摩擦会消耗水流的动能，另一支水流会进入分流管内，进入分流管内的水流会被消能管进行分流，并分别流至旋滚区和消能管内，流至旋滚区的水流会产生涡流，进而水流会产生大量的摩擦，减少水流的动能，经过旋滚区的水流最后经引流管引至消能管外并穿过挡流墙，而进入消能管内的水流最后也穿过挡流墙，因此水流在经过消能孔后，会消耗水流中大量的动能，减少对建筑物造成冲刷。

优选的，所述支撑杆二的一端固接于所述消能肩远离进水口一侧壁上，另一端固接于所述引流管上，所述支撑杆二上转动设置有消能陀螺一，所述消能陀螺一的轴线与所述引流管的侧壁垂直。

通过采用上述技术方案，水流在经过引流管时，引流管上的消能陀螺一会被水流冲击而旋转，因而可以将水流的动能进行能量转换，进一步消耗了水流内的动能。

优选的，所述消能肩的尾部固接有引流翼板，所述引流翼板朝向所述引流管。

通过采用上述技术方案，利用引流翼板，可以将消能肩外壁上的水流引向引流管，从而可以与引流管上的水流发生碰撞，进而可以水流之间产生摩擦，进一步消耗了水流内的动能。

优选的，所述外直管内设置有冲击块，所述冲击块中心线穿过所述外直管的中心线，所述冲击块与所述外直管内壁之间固接有支撑杆三。

通过采用上述技术方案，利用冲击块，可以使得进入外直管内的水流与冲击块发生碰撞，进一步消耗水流中多余的能量。

优选的，所述外直管靠近出水口的一端转动设置有若干个消能陀螺二，所述消能陀螺二的轴线与所述外直管的轴线垂直。

通过采用上述技术方案，水流在经过外直管的尾部时，外直管上的消能陀螺二会被水流冲击而旋转，因而可以将水流的动能进行能量转换，进一步消耗了水流内的动能。

优选的，沿所述消能槽内壁的一周开设有环形槽，所述环形槽与所述消能肩对称设置，所述环形槽内填充有碎石块，所述环形槽的槽口固接有环形网。

通过采用上述技术方案，水流在经过消能肩时，水流会进入环形槽内，环形槽内的碎石块也会与水流接触，也能够消耗水流中的能量。

优选的，所述消能槽靠近进水口一端的端面包括由进水口向所述消能槽一侧倾斜的引流段和开设有所述引流段靠近所述消能槽一端的旋滚槽。

通过采用上述技术方案，利用倾斜的引流段，可以对通过分流管外壁的水流进行引导，而通过引流段进行引导的水流会经过旋滚槽，进入旋滚槽内水流会产生涡流，有利于减少水流的动能。

优选的，所述挡流墙由若干个单元墙组成，若干个所述单元墙沿所述基础的长度方向均匀分布，且相邻两个所述单元墙之间设置有缝隙，所述消能孔开设于所述单元墙上。

通过采用上述技术方案，利用多个单元墙组成挡流墙，水流在经过挡流墙时会有部分水流通过相邻两个单元墙之间的缝隙穿过，进而可以减少对挡流墙造成较大的冲击，以保证挡流墙的稳固性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置消能孔和消能组件，当水流经过挡流墙时，水流会进入消能孔内，进入消能孔后会被分流管分流，利用消能肩能够使得水流产生撞击，水流内部摩擦会消耗水流的动能，进入分流管内的水流会被消能管进行分流，并分别流至旋滚区和消能管内，流至旋滚区的水流会产生涡流，进而水流会产生大量的摩擦，减少水流的动能，因此水流在经过消能孔后，会消耗水流中大量的动能，减少对建筑物造成冲刷；

通过设置引流翼板，利用引流翼板，可以将消能肩外壁上的水流引向引流管，从而可以与引流管上的水流发生碰撞，进而可以水流之间产生摩擦，进一步消耗了水流内的动能；

通过设置消能陀螺，水流在经过消能陀螺时，消能陀螺会被水流冲击而旋转，因而可以将水流的动能进行能量转换，进一步消耗了水流内的动能。

附图说明

图1是申请实施例的消能墙的整体结构示意图。

图2是图1中单元墙的剖面示意图，主要示意消能组件的构造。

附图标记说明：1、基础；2、挡流墙；201、单元墙；21、消能孔；22、消能槽；221、环形槽；222、引流段；223、旋滚槽；3、消能组件；301、旋滚区；31、分流管；311、消能肩；3111、引流翼板；312、支撑杆一；32、消能管；3201、支撑杆二；321、内直管；322、引流管；323、外直管；33、消能陀螺一；34、冲击块；341、支撑杆三；35、消能陀螺二；36、碎石块；37、环形网。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙。参照图1，消能墙包括利用混凝土浇筑于河床内的基础1和固接于基础1上的挡流墙2，基础1为长方体状，基础1的长度方向与水流的冲击方向垂直，挡流墙2由若干个单元墙201组成，若干个单元墙201沿基础1的长度方向均匀分布，相邻两个单元墙201之间留有缝隙。利用多个单元墙201组成挡流墙2，水流在经过挡流墙2时会有部分水流通过相邻两个单元墙201之间的缝隙穿过，进而可以减少对挡流墙2造成较大的冲击，以保证挡流墙2的稳固性。

参照图2所示，单元墙201上开设有若干个均匀分布的消能孔21，消能孔21穿过单元墙201两侧的侧壁，消能孔21靠近水流冲击的一端位于进水口，另一端为出水口，消能孔21靠近出水口的一端沿消能孔21内壁的一周开设有消能槽22，消能槽22的直径大于消能孔21的直径，且消能槽22远离出水口的一端靠近消能孔21的进水口，进一步地，消能槽22靠近进水口一端的端面包括引流段222和开设在引流端上的旋滚槽223，引流段222呈倾斜状并由进水口消能槽22的侧壁倾斜，且倾斜方向与分流管31的外侧壁平行，旋滚槽223开设于引流段222靠近消能槽22一端的端部，消能槽22向进水口一侧凹陷。

参照图2所示，消能孔21内设置有消能组件3，消能组件3包括分流管31和消能管32；分流管31呈锥形状，分流管31直径较小的一端靠近消能孔21的进水口处，另一端凸起并形成消能肩311，消能肩311截面呈弧形状并凸向消能槽22的侧壁，消能肩311远离消能槽22一侧腔体形成为旋滚区301，消能肩311的尾部一体成型有引流翼板3111，分流管31靠近进水口一端的外侧壁与消能孔21的内壁之间固接有支撑杆一312，支撑杆一312设置有多个并沿消能孔21的一周均匀分布。消能管32包括依次首尾连接的内直管321、引流管322以及外直管323，内直管321的直径小于消能管32较小一端的直径，内直管321的一端设置于旋滚区301内，另一端位于引流翼板3111端部的下方，引流管322呈锥形状，引流管322较小的一端与内直管321位于引流翼板3111端部下方的一端连接，另一端靠近消能槽22的侧壁，且引流翼板3111的延长线穿过引流管322的中部，外直管323的一端与引流管322远离内直管321的一端连接，另一端靠近消能孔21的出水口。

进一步地，引流管322与消能肩311之间连接有支撑杆二3201，支撑杆二3201设置有若干个并沿引流管322的一周均匀分布，且支撑杆二3201上转动设置有消能陀螺一33，消能陀螺一33的转轴轴线垂直于引流管322的侧壁。外直管323内设置有冲击块34，冲击块34截面呈菱形状，冲击块34中心线与外直管323的轴线共线，冲击块34与外直管323内壁之间以及与引流管322内壁之间固接有支撑杆三341，支撑杆三341设置有若干个并沿外直管323的一周均匀分布；此外，外直管323靠近出水口的一端转动设置有消能陀螺二35，消能陀螺二35设置若干个并布满外直管323的端口。

参照图2所示，沿消能槽22内壁的一周开设有环形槽221，环形槽221与消能肩311对称设置，环形槽221内填充有碎石块36，且沿环形槽221的槽口固接有环形网37，利用环形网37可以阻碍碎石块36脱离环形槽221。

本申请实施例一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙的实施原理为：当水流经过挡流墙2时，水流会进入消能孔21内，进入消能孔21后会被分流管31分流，其中一支水流会沿着分流管31的外壁流至消能肩311，利用消能肩311能够使得水流产生撞击，水流内部摩擦会消耗水流的动能，而水流在经过消能肩311后，水流会进入环形槽221内，环形槽221内的碎石块36也会与水流接触，也能够消耗水流中的能量；

另一支水流会进入分流管31内部，进入分流管31内的水流会被消能管32再次分流，并分别流至旋滚区301和消能管32内，流至旋滚区301的水流会产生涡流，进而水流会产生大量的摩擦，减少水流的动能，而进入消能管32中外直管323内的水流会与冲击块34发生碰撞，进一步消耗水流中多余的能量，最后水流在经过外直管323的尾部时，外直管323上的消能陀螺二35会被水流冲击而旋转，可以将水流的动能进行能量转换，进一步消耗了水流内的动能，因此水流在经过消能孔21后，会消耗水流中大量的动能，减少对建筑物造成冲刷；

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：包括埋设于河床内的基础（1）和固定于所述基础（1）上的挡流墙（2），所述挡流墙（2）上开设有若干个消能孔（21），所述消能孔（21）靠近出水口的一端沿所述消能孔（21）内壁的一周开设有消能槽（22），所述消能孔（21）和所述消能槽（22）内设置有消能组件（3），所述消能组件（3）包括分流管（31）和消能管（32），所述分流管（31）一端位于所述消能孔（21）内，另一端位于所述消能槽（22）内，所述分流管（31）靠近所述消能槽（22）的一端凸起并形成消能肩（311），所述消能肩（311）远离所述消能槽（22）的一侧形成有旋滚区（301），所述分流管（31）和所述消能孔（21）之间固接有支撑杆一（312）；所述消能管（32）包括依次首尾连接的内直管（321）、引流管（322）以及外直管（323），所述内直管（321）位于所述旋滚区（301）内，所述引流管（322）位于所述消能肩（311）尾部，所述引流管（322）靠近所述内直管（321）一端的内径小于另一端，所述分流管（31）和所述消能管（32）之间固接有支撑杆二（3201）。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述支撑杆二（3201）的一端固接于所述消能肩（311）远离进水口一侧壁上，另一端固接于所述引流管（322）上，所述支撑杆二（3201）上转动设置有消能陀螺一（33），所述消能陀螺一（33）的轴线与所述引流管（322）的侧壁垂直。

3.根据权利要求2所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述消能肩（311）的尾部固接有引流翼板（3111），所述引流翼板（3111）朝向所述引流管（322）。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述外直管（323）内设置有冲击块（34），所述冲击块（34）中心线穿过所述外直管（323）的中心线，所述冲击块（34）与所述外直管（323）内壁之间固接有支撑杆三（341）。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述外直管（323）靠近出水口的一端转动设置有若干个消能陀螺二（35），所述消能陀螺二（35）的轴线与所述外直管（323）的轴线垂直。

6.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：沿所述消能槽（22）内壁的一周开设有环形槽（221），所述环形槽（221）与所述消能肩（311）对称设置，所述环形槽（221）内填充有碎石块（36），所述环形槽（221）的槽口固接有环形网（37）。

7.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述消能槽（22）靠近进水口一端的端面包括由进水口向所述消能槽（22）一侧倾斜的引流段（222）和开设有所述引流段（222）靠近所述消能槽（22）一端的旋滚槽（223）。

8.根据权利要求1所述的一种水利工程溢流坝防冲刷消能墙，其特征在于：所述挡流墙（2）由若干个单元墙（201）组成，若干个所述单元墙（201）沿所述基础（1）的长度方向均匀分布，且相邻两个所述单元墙（201）之间设置有缝隙，所述消能孔（21）开设于所述单元墙（201）上。

Images