CN201915368U - 水流自我耗散消能的水坝结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水流自我耗散消能的水坝结构，包括一坝体、一屏蔽挡板、两消能箱侧墙和复数个设于坝体上方的闸墩，坝体含有一具有坡度的溢流面，且每相邻两闸墩之间均设有一分流板，每个分流板的一端固定于坝体的溢流面上，另一端固定于闸墩上，且各分流板下方对应的溢流面上分别设有一坝面导向齿坎，各坝面导向齿坎下方且邻近溢流面最低端的水平面上分别设有一水下支墩，在每个水下支墩底部远离溢流面的一侧均设有一水下尾坎，屏蔽挡板架设于每水下支墩的上方。本实用新型的优点在于：使水流在水坝泄洪时能够通过自身的能量进行自我耗散消能，具有枢纽布置紧凑、工程总投资低、不产生水跃和雾化、环保，且对河床冲刷较为轻微。

Description

水流自我耗散消能的水坝结构

【技术领域】

本实用新型涉及一种水坝结构，尤其涉及一种水流自我耗散消能的水坝结构。

【背景技术】

水坝，是拦截江河水流以抬高水位或调节流量的挡水建筑物，其可形成水库，抬高水位、调节径流、集中水头，用于防洪、供水、灌溉、水利发电、改善航运等。而在水坝应用于水利水电时，水坝的泄洪常常会遇到一些棘手的问题，如下游水深太浅，以致要进行大量开挖，或做很高的二道坝，方能形成足够的水深，以满足消能要求；有时因地质条件差，挑流消能造成的严重冲刷和雾化，常使河岸崩塌，甚至威胁主体工程安全；高速水流使河水淡化，威胁鱼类及其他生物生长；水雾有时使电站停止发电，或使运行条件恶化；在枢纽布置紧凑的工程中，由于泄洪时水流无法在短距离内有效进行消能，使泄洪和发电相互干扰，而不得不把电站移至距大坝较远处，因此造成引水系统的工程费用大幅增加。另外，有些大型水利水电工程消能任务十分艰巨，传统的挑流、底流、戽流均无法收到良好的工程效果。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水流自我耗散消能的水坝结构，使水流在水坝泄洪时能够通过自身的能量进行自我耗散消能，以避免因水流巨大的冲刷力而造成的各种危害。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种水流自我耗散消能的水坝结构，包括一坝体、一屏蔽挡板、两消能箱侧墙和复数个设于坝体上方的闸墩，该坝体含有一具有坡度的溢流面，每相邻两闸墩之间均设有一分流板，每所述分流板的一端固定于坝体的溢流面上，另一端固定于闸墩上，且各该分流板下方对应的溢流面上分别设有一坝面导向齿坎，各该坝面导向齿坎下方且邻近溢流面最低端的水平面上分别设有一水下支墩，且各该水下支墩相互平行间隔设置，并在每该水下支墩底部远离溢流面的一侧均设有一水下尾坎，所述屏蔽挡板架设于每水下支墩的上方，该屏蔽挡板的纵向截面呈“J”形，该“J”形的横边与竖边形成一半包围的空间，且该“J”形横边的末端上翘，每所述导向齿坎均根据水流情况而与该“J”形横边的末端邻近设置，所述空间的敞口朝向与水流的流向相反，每所述消能箱侧墙的一端均与最外侧的闸墩封闭连接，另一端均与同侧的屏蔽挡板的端部封闭连接，且各该消能箱侧墙的最底端与溢流面的最底端处于同一水平面上。

进一步地，所述分流板呈一上底短于下底的梯形状，所述上底固定于坝体的溢流面上，所述下底固定于闸墩上，且该下底与所述闸墩邻近坝面导向齿坎一侧的边缘处于同一直线上。

进一步地，各所述坝面导向齿坎分别是一横截面为三角形的棱柱体。

进一步地，各所述水下支墩的底部和顶部的横截面均由一方形和两直径为方形边长的半圆构成，且所述两半圆相对设置于该方形的两边，每所述水下支墩的墩身均为一长方体。

进一步地，各所述水下尾坎分别是一横截面为梯形的棱柱体。

进一步地，所述每消能箱侧墙均是板状结构。

本实用新型水流自我耗散消能的水坝结构的有益效果在于：利用分流板分流；屏蔽挡板阻挡被分流板分流后的一部分水流并使之转向，该部分水流与被分流板分流后由坝面导向齿坎射出的另一部分水流相互撞击，通过自身能量使巨大的水动能消减，使得水流在流向下游河床前完成消能过程，从而使水流对河床的冲刷轻微，不会产生水跃及水雾，进而不影响水坝附近的水力发电站的正常运行，另外，通过水下尾坎的设置能够对流向下游河床的水流起到导流导向的作用。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型水流自我耗散消能的水坝结构的主剖视图。

图2是本实用新型中闸墩与分流板连接后的主视放大图。

图3是本实用新型中水下支墩顶部的横截面图。

【具体实施方式】

请结合参阅图1至图3，本实用新型水流自我耗散消能的水坝结构包括一坝体1、一屏蔽挡板2、两消能箱侧墙3和复数个设于坝体1上方的闸墩4，该坝体1含有一具有坡度的溢流面11，每相邻两闸墩4之间均设有一分流板5，每个分流板5的一端固定于坝体1的溢流面11上，另一端固定于闸墩4上，且各分流板5下方对应的溢流面11上分别设有一坝面导向齿坎6，各坝面导向齿坎6下方且邻近溢流面11最低端的水平面上分别设有一水下支墩7，且各水下支墩7相互平行间隔设置，在每个水下支墩7底部远离溢流面11的一侧均设有一用以挑起水流并起导流导向作用的水下尾坎8，所述屏蔽挡板2架设于每水下支墩7的上方，且屏蔽挡板2的纵向截面呈“J”形，该“J”形的横边21与竖边22形成一半包围的空间23，且“J”形横边21的末端上翘，每个导向齿坎6均根据水流情况而与该“J”形横边21的末端邻近设置，以保证导向齿坎6挑起的水流与从屏蔽挡板2旋出的水流相互进行强烈的撞击汇合，该空间23的敞口朝向与水流的流向(如图1中箭头所示)相反，每个消能箱侧墙3的一端均与最外侧的闸墩4封闭连接，另一端均与同侧的屏蔽挡板2的端部封闭连接，且各个消能箱侧墙3的最底端与溢流面11的最底端处于同一水平面上。

在本实施例中，所述分流板5呈一上底51短于下底52的梯形状，所述上底51固定于坝体1的溢流面11上，所述下底52固定于闸墩4上，且该下底52与所述闸墩4邻近坝面导向齿坎6一侧的边缘41处于同一直线上；各所述坝面导向齿坎6分别是一横截面为三角形的棱柱体；各所述水下支墩7的底部和顶部的横截面均由一方形71和两直径为方形边长的半圆72构成，且所述两半圆72相对设置于该方形71的两边(如图3所示)，水下支墩7底部和顶部的半圆形设计能够避免因菱角过于分明尖锐而在水流瞬间的冲刷下产生气蚀，每所述水下支墩7的墩身均为一长方体；各所述水下尾坎8分别是一横截面为梯形的棱柱体，可将水流挑起，避免水流直接冲击下游河床；所述每个消能箱侧墙均是板状结构。

本实用新型的工作过程：水坝1泄洪时，水流100沿坝体1的溢流面11倾泻而下，在此过程中水流100先被闸墩4分隔成数个支流(假设每个支流的流量为Q)，而每个支流被分流板5分流成两部分：一部分(假设该部分水流100流量为Q1)被分流板5挑向屏蔽挡板2的竖边22挡住后向下旋转并经由横边21的导向并被横边21翘起的末端挑起后最终旋出“J”形屏蔽挡板2，从而使这部分水流发生180°旋转，且在旋转的过程中，这部分的水流的能量因碰撞等而耗掉部分；另一部分(假设该部分水流100流量为Q2)从分流板5与闸墩4之间的间隙并沿溢流面11往下泄流，在经过坝面导向齿坎6时被其挑起，该被挑起的水流与旋出“J”形屏蔽挡板2的水流发生强烈的撞击汇合，并沿坝体1溢流面11逆向爬升，且在失速后落入坝体1的下游河床中，此时的水流冲刷力已大为消减，且不会产生水跃及水雾，不仅不会威胁下游鱼类及其他生物生长、不会对周边环境造成危害，而且也不会影响水坝附近的水力发电站的正常运行。

综上，本实用新型具有如下的明显特点：一是高速水流的整个消能过程完全靠自身的能量进行消能；二是通过两部分水流的对撞、相互牵制以及水坝下泄水流连续的改变方向，导致动能锐减；三是水流的撞击、旋滚所进行强烈的动位能交换均在本结构内进行，对坝体的下游不构成影响。

Claims (6)

1.一种水流自我耗散消能的水坝结构，包括一坝体，该坝体含有一具有坡度的溢流面，其特征在于：还包括一屏蔽挡板、两消能箱侧墙和复数个设于坝体上方的闸墩，且每相邻两闸墩之间均设有一分流板，每所述分流板的一端固定于坝体的溢流面上，另一端固定于闸墩上，且各该分流板下方对应的溢流面上分别设有一坝面导向齿坎，各该坝面导向齿坎下方且邻近溢流面最低端的水平面上分别设有一水下支墩，且各该水下支墩相互平行间隔设置，并在每该水下支墩底部远离溢流面的一侧均设有一水下尾坎，所述屏蔽挡板架设于每水下支墩的上方，该屏蔽挡板的纵向截面呈“J”形，该“J”形的横边与竖边形成一半包围的空间，且该“J”形横边的末端上翘，每所述导向齿坎均根据水流情况而与该“J”形横边的末端邻近设置，所述空间的敞口朝向与水流的流向相反，每所述消能箱侧墙的一端均与最外侧的闸墩封闭连接，另一端均与同侧的屏蔽挡板的端部封闭连接，且各该消能箱侧墙的最底端与溢流面的最底端处于同一水平面上。

2.如权利要求1所述的水流自我耗散消能的水坝结构，其特征在于：所述分流板呈一上底短于下底的梯形状，所述上底固定于坝体的溢流面上，所述下底固定于闸墩上，且该下底与所述闸墩邻近坝面导向齿坎一侧的边缘处于同一直线上。

3.如权利要求1所述的水流自我耗散消能的水坝结构，其特征在于：各所述坝面导向齿坎分别是一横截面为三角形的棱柱体。

4.如权利要求1所述的水流自我耗散消能的水坝结构，其特征在于：各所述水下支墩的底部和顶部的横截面均由一方形和两直径为方形边长的半圆构成，且所述两半圆相对设置于该方形的两边，每所述水下支墩的墩身均为一长方体。

5.如权利要求1所述的水流自我耗散消能的水坝结构，其特征在于：各所述水下尾坎分别是一横截面为梯形的棱柱体。

6.如权利要求1所述的水流自我耗散消能的水坝结构，其特征在于：所述每消能箱侧墙均是板状结构。

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