CN113136840A - 一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，涉及水利设施技术领域。一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，包括水闸下游引河主体，引河主体包括护坦段，护坦段内具有阻力部，阻力部开设有内凹的弧形缺口，缺口的凹弧面朝向护坦段的底面。本发明利用在引河主体的消力池下游设置护坦段，能够提高闸下引河主体的消能抗冲击能力且能够实现二次消能，使下泄水能够稳定地排入水闸下游引河的下游区域，同时也能保护河床不被下泄水高速冲刷，能够保证整个河道稳定，保持原有的生态环境，本发明结构简单，施工容易，工程量小，成本低，适应面广，实用性强，便于大范围推广使用。

Description

一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施

技术领域

本发明涉及水利设施技术领域，具体而言，涉及一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施。

背景技术

水利工程是为消除水害和开发利用水资源而修建的工程。按其服务对象分为防洪工程、排涝工程、蓄水工程、供水工程及水环境水生态工程。可同时为防洪、供水、灌溉、发电等多种目标服务的水利工程，称为综合利用水利工程。水利工程需要修建坝、堤、泵站、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。水利工程与其他工程相比，具有如下特点：①影响面广，水利工程规划是流域规划或地区水利规划的组成部分，而一项水利工程的兴建，对其周围地区的环境将产生很大的影响，既有兴利除害有利的一面，又有淹没、浸没、移民、迁建等不利的一面。为此，制定水利工程规划，必须从流域或地区的全局出发，统筹兼顾，以期减免不利影响，收到经济、社会和环境的最佳效果。②水利工程一般规模大，投资多，技术复杂，工期较长。

作为水利水电工程中所设置的水闸，除应满足泄洪能力以外，还应保证在运行期间水闸自身安全以及下游河道安全，利用近闸侧下游引河段充分消能后，与下游河道水流良好衔接，避免下泄水流对下游河床和岸坡造成冲刷破坏。消力池是在水闸下游计算水跃长度范围内，设置下沉式结构，一方面是充分完成水流自身的水跃，另一方面是利用消力坎对下泄水流再次实现整流减速的效果。防冲槽是水闸下游护坦末段设置的一种防止水流流速仍然大于冲刷流速时，对护坦仍至闸身结构进行保护的设施。目前消力池、防冲槽已被广泛应用于水利水电工程中。

现有的水闸下游消能防冲设施，即消力池加防冲槽的组合结构仅利用消力池进行水流的消能、防冲槽防冲，但仍存在消能不充分，水流紊乱等现象，对下游泥质河床、河坡(特别是硬质和泥质衔接处)的冲刷仍然明显，容易使河床在长时间的冲刷下出现局部损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其能够加强对泄水的效力作用，起到保护河道及河床的结构。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，包括引河主体，所述引河主体包括护坦段，所述护坦段内具有阻力部，所述阻力部开设有内凹的弧形缺口，所述缺口的凹弧面朝向所述护坦段的底面。

在本发明的一些实施例中，上述所述阻力部为若干个，若干所述阻力部沿所述护坦段宽度方向依次连接排列。

在本发明的一些实施例中，上述所述阻力部内沿所述护坦段长度方向开设有消力通道，所述消力通道连通所述缺口的凹弧面。

在本发明的一些实施例中，上述所述消力通道呈U形状，所述消力通道位于凹弧面的一端开口位于另一端开口的上方。

在本发明的一些实施例中，上述所述消力通道为多个，多个所述消力通道并排开设于所述阻力部内。

在本发明的一些实施例中，上述还包括连接通道，任意两个相邻的所述消力通道通过所述连接通道相互连通。

在本发明的一些实施例中，上述所述连接通道呈连续弯折状。

在本发明的一些实施例中，上述所述消力通道内侧壁设置有倒钩状的凸起，所述凸起的倒钩部朝向所述消力通道的进水口。

在本发明的一些实施例中，上述所述凸起为多个，多个所述凸起沿所述消力通道的延伸方向等间隔分布。

在本发明的一些实施例中，上述还包括与所述护坦段连接的海漫段。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本申请实施例提供一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，包括水闸下游引河主体，引河主体包括护坦段，护坦段内具有阻力部，阻力部开设有内凹的弧形缺口，缺口的凹弧面朝向护坦段的底面。水闸是保证上游安全的开敞式或带有胸墙进水口的控流泄水建筑物，通过水闸的泄水会直接排入消力池进行消能，下游衔接设置护坦段能够提高其整体的结构强度，并且能够对水闸排出的泄水进行整流处理，再通过防冲槽进入下游河道。当下泄水流采用底流消能时，护坦(或其一部分)常做成消力池型式，促使高速水流在消力池范围内产生水跃，此时高速流动的水流进行动能的消耗，同时，护坦段具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，保证在外力作用下不被浮起或冲毁，此种设计能够提高引河主体的抗冲击能力，使引河主体具备较高的结构强度，延长引河主体的使用寿命，避免具有动能的水流长时间对引河主体的下游部分进行冲击导致其损坏的情况发生，大大降低了引河主体的维护成本；同时相对于现有技术来说，本发明在护坦段内设置用于第二次对下泄水消能的阻力部结构，下泄水在接触到阻力部的瞬间能够产生良好消能效果，其能够再一次对水流的动能进行有效的消耗，降低水流的流速，使下泄水能够稳定地流入引河主体的下游区域；阻力部安装于护坦段的底部，阻力部朝向溢洪道出水口的方向开设有内凹状的缺口，且此缺口的凹弧朝向护坦段底面一侧，使下泄水在接触阻力部时其会先流入此凹弧缺口内，时具有动能的下泄水冲击在阻力部内并被阻挡，同时流入缺口的下泄水会沿凹弧面反向流转冲击在下一波流入缺口的下泄水中，使两拔下泄水产生冲击产生水跃，进而实现动能的消耗，此种设计大大降低了下泄水的流速，使下泄水具备的动能进行大量的消耗；本发明利用在引河主体的下游部分设置的护坦段，能够提高引河主体的整流、抗冲击能力，同时护坦段设置的阻力部能够对下泄水进行第二次动能消耗，使下泄水能够稳定地排入引河主体的下游区域，进而保证排泄水体不会对引河主体内的动植物造成损害，同时也能保护河床不被下泄水高速冲刷，能够保证整个河流保持原有的生态环境，本发明结构简单，施工容易，工程量小，成本低，适应面广，实用性强，便于大范围推广使用。

在实际使用时，工作人员将闸门打开，溢出的水体进入下游引河，通过消力池消能后的下泄水进入引河主体的下游区域，下泄水在护坦段整流后，会冲击在护坦段底部的阻力部上，实现第二次消能，完全消能后的下泄水会沿护坦段流出进入引河主体的下游区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所述引河主体整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述阻力部结构示意图；

图3为本发明实施例所述阻力部剖视结构示意图；

图4为本发明实施例所述消力通道剖视结构示意图。

图标：1-引河主体；2-护坦段；201-阻力部；2011-缺口；2012-消力通道；2013-连接通道；2014-凸起；3-海漫段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1至图3，图1为本发明实施例引河主体1整体结构示意图；

图2为本发明实施例阻力部201结构示意图；图3为本发明实施例阻力部201剖视结构示意图。

本申请实施例提供一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，包括引河主体1，引河主体1包括护坦段2，护坦段2内具有阻力部201，阻力部201开设有内凹的弧形缺口2011，缺口2011的凹弧面朝向护坦段2的底面。引河主体1与溢洪道进行连接，溢洪道用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物，通过溢洪道进行初次消能的泄水会直接排入至引河主体1内，引河主体1的下游接合溢洪道的部分设置护坦段2能够提高其整体的结构强度，并且能够对溢洪道排出的泄水进行二次消能处理，当下泄水流采用底流消能时，护坦(或其一部分)常做成消力池型式，促使高速水流在消力池范围内产生水跃，此时高速流动的水流进行动能的消耗，同时，护坦段2具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，保证在外力作用下不被浮起或冲毁，此种设计能够提高引河主体1的抗冲击能力，使引河主体1具备较高的结构强度，延长引河主体1的使用寿命，避免具有动能的水流长时间对引河主体1的下游部分进行冲击导致其损坏的情况发生，大大降低了引河主体1的维护成本；同时相对于现有技术来说，本发明在护坦段2内设置用于第二次对下泄水消能的阻力部201结构，下泄水在接触到阻力部201的瞬间能够产生消能效果，其能够再一次对水流的动能进行有效的消耗，降低水流的流速，使下泄水能够稳定地流入引河主体1的下游区域；阻力部201安装于护坦段2的底部，阻力部201朝向溢洪道出水口的方向开设有内凹状的缺口2011，且此缺口2011的凹弧朝向护坦段2底面一侧，使下泄水在接触阻力部201时其会先流入此凹弧缺口2011内，时具有动能的下泄水冲击在阻力部201内并被阻挡，同时流入缺口2011的下泄水会沿凹弧面反向流转冲击在下一波流入缺口2011的下泄水中，使两拨下泄水产生冲击产生水跃，进而实现动能的消耗，此种设计大大降低了下泄水的流速，使下泄水具备的动能进行大量的消耗，；本发明利用在引河主体1的下游部分设置护坦段2，能够提高闸下引河主体1的消能抗冲击能力且能够实现整流，同时护坦段2设置的阻力部201能够对下泄水进行第二次动能消耗，使下泄水能够稳定地排入引河主体1的下游区域，进而保证排泄水体不会对引河主体1内的动植物造成损害，同时也能保护河床不被下泄水高速冲刷，能够保证整个河流保持原有生态环境的稳定性，本发明结构简单，施工容易，工程量小，成本低，适应面广，实用性强，便于大范围推广使用。

在实际使用时，工作人员将闸道打开，溢出的水体进入溢洪道，通过溢洪道消能后的下泄水进入引河主体1的下游区域，下泄水在护坦段2产生整流后，会冲击在护坦段2底部的阻力部201上产生水跃，实现第二次消能，完全消能后的下泄水会沿护坦段2流出进入引河主体1的下游区域。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，阻力部201为若干个，若干阻力部201沿护坦段2宽度方向依次连接排列。

本实施例中若干个阻力部201依次连接，且位于两端的阻力部201与引河主体1内的两侧壁进行对接，此种设计使阻力部201之间不存在缝隙，使下泄水能够完全冲击在阻力部201上实现消能的作用，且能够保障位于引河主体1内的下泄水均能够与阻力部201接触；本实施例中的阻力部201数量根据引河主体1的大小宽度不同进行不同数量的排放，同时阻力部201的大小根据下泄水的排量预先制造，并将其与护坦段2进行连接，阻力部201与护坦段2采用焊接连接的方式进行固定，使其具备高强度的抗冲击能力。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，阻力部201内沿护坦段2长度方向开设有消力通道2012，消力通道2012连通缺口2011的凹弧面。

本实施例中的阻力部201内开设有用于通入下泄水的消力通道2012，下泄水在与阻力部201产生冲击时，下泄水会进入效力通道内，进而减缓阻力部201所受到的冲击力，延长阻力部201的使用寿命；同时进入效力通道的下泄水会进行流动进而消耗下泄水的动能。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，消力通道2012呈U形状，消力通道2012位于凹弧面的一端开口位于另一端开口的上方。

本实施例中消力通道2012的包括进水口和出水口，且出水口为进水口的上方，下泄水进入U形的消力通道2012内后会沿U形的通路抬升并从出水口排出，在下泄水在U行通路内爬升时能够消耗其部分动能，进而实现消能的作用；且位于上方的出水口能够使下泄水排出并冲击在后一波水体上产生水跃进而消耗动能。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，消力通道2012为多个，多个消力通道2012并排开设于阻力部201内。

本实施例中的消力通道2012为三个；设置多个消力通道2012能够提高阻力部201的抗冲击能力，同时能够提高对大量下泄水的动能消耗。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，还包括连接通道2013，任意两个相邻的消力通道2012通过连接通道2013相互连通。

本实施例中多个消力通道2012均通过连接通道2013连通，使多股下泄水在进入消力通道2012后能够在其中实现冲击，进而提高能量消耗的作用；同时连接通道2013也有延长下泄水的流动路径，同样能够起到消耗动能的作用。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，连接通道2013呈连续弯折状。

本实施例中的连接通道2013呈连续螺旋状，此种设计能够延长下泄水的流动路径，进而实现动能的消耗。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，消力通道2012内侧壁设置有倒钩状的凸起2014，凸起2014的倒钩部朝向消力通道2012的进水口。

本实施例中的凸起2014为环形凸起2014，通过在消力通道2012内设置倒钩状的环形凸起2014能够起到对进入其内部的下泄水实现阻挡，进而消耗其动能，减小其流速。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，凸起2014为多个，多个凸起2014沿消力通道2012的延伸方向等间隔分布。多个凸起2014沿效力通道的通路方向依次等间隔设置，能够起到多层阻挡，多层能量消耗的功能。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，还包括与护坦段2连接的海漫段3。水流经过消力池或护坦大幅度消能后，还保持着一定的余能，海漫段3的作用就是要消除水流的余能，调整流速分布，均匀的扩散出池水流，使之与天然河道的水流状态接近，以保河床免受冲刷。

综上，本发明的实施例提供一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，包括引河主体1，引河主体1包括护坦段2，护坦段2内具有阻力部201，阻力部201开设有内凹的弧形缺口2011，缺口2011的凹弧面朝向护坦段2的底面。引河主体1与溢洪道进行连接，溢洪道用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物，通过溢洪道进行初次消能的泄水会直接排入至引河主体1内，引河主体1的下游接合溢洪道的部分设置护坦段2能够提高其整体的结构强度，并且能够对溢洪道排出的泄水进行二次消能处理，当下泄水流采用底流消能时，护坦(或其一部分)常做成消力池型式，促使高速水流在消力池范围内产生水跃，此时高速流动的水流进行动能的消耗，同时，护坦段2具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，保证在外力作用下不被浮起或冲毁，此种设计能够提高引河主体1的抗冲击能力，使引河主体1具备较高的结构强度，延长引河主体1的使用寿命，避免具有动能的水流长时间对引河主体1的下游部分进行冲击导致其损坏的情况发生，大大降低了引河主体1的维护成本；同时相对于现有技术来说，本发明在护坦段2内设置用于第三次对下泄水消能的阻力部201结构，下泄水在接触到阻力部201的瞬间能够产生水跃，其能够再一次对水流的动能进行有效的消耗，降低水流的流速，使下泄水能够稳定地流入引河主体1的下游区域；阻力部201安装于护坦段2的底部，阻力部201朝向溢洪道出水口的方向开设有内凹状的缺口2011，且此缺口2011的凹弧朝向护坦段2底面一侧，使下泄水在接触阻力部201时其会先流入此凹弧缺口2011内，时具有动能的下泄水冲击在阻力部201内并被阻挡，同时流入缺口2011的下泄水会沿凹弧面反向流转冲击在下一波流入缺口2011的下泄水中，使两拨下泄水产生冲击产生水跃，进而实现动能的消耗，此种设计大大降低了下泄水的流速，使下泄水具备的动能进行大量的消耗，；本发明利用在引河主体1的下游部分设置护坦段2，能够提高闸下引河主体1的消能抗冲击能力且能够实现下泄水的整流，同时护坦段2设置的阻力部201能够对下泄水进行第二次动能消耗，使下泄水能够稳定地排入引河主体1的下游区域，进而保证排泄水体不会对引河主体1内的动植物造成损害，同时也能保护河床不被下泄水高速冲刷，能够保证整个河流保持原有生态环境的稳定性，本发明结构简单，施工容易，工程量小，成本低，适应面广，实用性强，便于大范围推广使用。

在实际使用时，工作人员将闸道打开，溢出的水体进入溢洪道，通过溢洪道消能后的下泄水进入引河主体1的下游区域，下泄水在护坦段2进行整流消能后，会冲击在护坦段2底部的阻力部201上产生水跃，实现第二次消能，完全消能后的下泄水会沿护坦段2流出进入引河主体1的下游区域。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，包括引河主体，所述引河主体包括护坦段，所述护坦段内具有阻力部，所述阻力部开设有内凹的弧形缺口，所述缺口的凹弧面朝向所述护坦段的底面。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述阻力部为若干个，若干所述阻力部沿所述护坦段宽度方向依次连接排列。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述阻力部内沿所述护坦段长度方向开设有消力通道，所述消力通道连通所述缺口的凹弧面。

4.根据权利要求3所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述消力通道呈U形状，所述消力通道位于凹弧面的一端开口位于另一端开口的上方。

5.根据权利要求3所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述消力通道为多个，多个所述消力通道并排开设于所述阻力部内。

6.根据权利要求5所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，还包括连接通道，任意两个相邻的所述消力通道通过所述连接通道相互连通。

7.根据权利要求6所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述连接通道呈连续弯折状。

8.根据权利要求3所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述消力通道内侧壁设置有倒钩状的凸起，所述凸起的倒钩部朝向所述消力通道的进水口。

9.根据权利要求8所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，所述凸起为多个，多个所述凸起沿所述消力通道的延伸方向等间隔分布。

10.根据权利要求1所述的一种水利工程水闸下游引河消能防冲设施，其特征在于，还包括与所述护坦段连接的海漫段。

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