CN206591500U - 一种用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种弯道水闸消力池。目的是克服背景技术中的不足，提供一种横向阶梯整流式消力池，该消力池应能用于弯道水闸泄水消能，保证水流出坎后水流平顺，避免出现偏流和危险性冲刷以及淤积问题。技术方案是：一种用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：该消力池的底部包括沿着水流方向依次布置的导流坡、消力段、尾坎与海漫，并且消力池两侧配置着边墙且两侧边墙的之间的距离沿着水流方向逐渐增大；所述导流坡为沿着水流方向从高往低延伸的斜面；尾坎平行于消力池的横断面布置并且尾坎的两端分别连接两侧边墙，尾坎顶部设有与凹岸侧边墙连接的整流坎；所述海漫与尾坎的顶面平齐。
Description
技术领域
本实用新型属于水利水电工程中的泄洪消能设施领域，特别是涉及一种弯道水闸消力池。
背景技术
一般的拦河闸宜选在河道顺直、河势相对稳定的河段,且闸的轴线宜与河道中心线正交,其上、下游河道直线长度不宜小于5倍水闸进口处水面宽度。然而在工程地理位置，地质、水文及社会经济等多因素综合影响下，大多会迫使设计人员不得不把水闸布置在河道拐弯处。
由于弯道水流是一种复杂的三元流，其运动表现出水面横向比降、水面纵向比降、弯道环流及流速重分布等特性。在弯道内布置拦河闸，会出现不利水利条件，进闸流速平面分布不均，致使靠近凸岸的水闸边孔泄流能力降低，出闸流速偏小。如此长期运行会导致下游凸岸河道出现淤积，凹岸河道出现冲刷坑，影响凸岸表孔出流，同时也会危机消力池甚至水闸安全。因此，如何保证出闸后水流平顺，流量分布均匀以及不出现偏流等不利情况的出现，在弯道水闸设计过程中变得至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种横向阶梯整流式消力池，该消力池应能用于弯道水闸泄水消能，保证水流出坎后水流平顺，避免出现偏流和危险性冲刷以及淤积问题。
本实用新型的技术方案是：
一种用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：该消力池的底部包括沿着水流方向依次布置的导流坡、消力段、尾坎与海漫，并且消力池两侧配置着边墙且两侧边墙的之间的距离沿着水流方向逐渐增大；所述导流坡为沿着水流方向从高往低延伸的斜面；尾坎平行于消力池的横断面布置并且尾坎的两端分别连接两侧边墙，尾坎顶部设有与凹岸侧边墙连接的整流坎；所述海漫与尾坎的顶面平齐。
所述导流坡的坡比小于等于1：4。
边墙的扩散角为7-12°。
所述整流坎的长度小于等于同部位尾坎长度的1/2，整流坎的高度小于等于尾坎高度的2/3，整流坎的宽度为1-2m。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型不仅可以提高消能效率，还能发挥整流作用，使得水流更加均匀，有效避免出现偏流和危险性冲刷以及淤积等不利流态，同时本实用新型的结构较为简单，体型优化容易，施工检修方便。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图。
图2是本实用新型的主视结构示意图(平行于水流方向的剖视图)。
图3是本实用新型的俯视结构示意图。
图4是实施例一的俯视结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，一种用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，该消力池的底部包括沿着水流方向依次布置的导流坡1、消力段5、尾坎2与海漫3，消力池两侧配置着边墙且两侧边墙6的之间的距离沿着水流方向逐渐增大，单侧边墙的扩散角(边墙与水流方向的夹角，或者是边墙与两侧边墙的对称中心线的夹角)θ为7-12°。作为优选的是，扩散角为9°。图3中从左往右方向为水流方向(消力池长度方向)，图3中的竖直方向为消力池宽度方向。
所述导流坡为沿着水流方向从高往低延伸的斜面，导流坡的顶部连接排洪闸的闸底板并且导流坡的底部连接水平布置的消力段，导流坡的坡比(导流坡的高度与长度之比)不大于1：4。
所述尾坎呈横向延伸的台阶，尾坎平行于消力池的横断面布置并且尾坎的两端分别连接消力池的两侧边墙，尾坎的拦截面为竖直布置的平面。所述尾坎顶部设有与凹岸侧边墙6-1连接的整流坎5，整流坎的长度不大于(即小于等于，以下同)整流坎部位的尾坎长度(与该部位的水流截面宽度相同)的1/2，整流坎的高度不大于尾坎高度的2/3，整流坎的宽度为1-2m。作为优选的是，整流坎的长度l为同整流坎部位的尾坎长度L的一半，整流坎的宽度d为1m，整流坎的高度h为尾坎高度H的2/3。所述整流坎布置在河道的凹岸侧，可以降低施工难度和施工成本低。所述海漫与尾坎的顶面平齐。
本实用新型中：整流坎的尺寸可根据实际流态调整需要综合考虑设计，两侧边墙也可根据实际流态调整需要决定(可以是平面也可以是曲面的)，两侧边墙对称分布且向外水平扩散，尾坎为横向台阶，消力池内的水流为三元流，水流横向扩散，不仅存在纵向漩滚还存在横向漩滚，在消力池内充分掺混、紊动，可增加出池阻力，提高池内水跃第二共扼水深，同时由于弯道的影响闸口出流不均匀，一般是凸岸小，凹岸大。在阶梯尾坎的作用下，出口流速大的一侧水流效能更加充分，使得水流出池后横向分布更加均匀，实现整流消能的目的。
下面通过实施例对本实用新型进行进一步的描述，本实施例只用于对本实用新型进行更清晰、完整的说明，但不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述内容作出一些非本质的改进和调整的其他事实例，都属于本实用新型保护的范围。
实例一
本实施例中，如图4所示，将横向阶梯整流式消力池A用于平原感潮河转弯河段排洪闸。该排洪闸设5孔，每孔净宽5m，总过流净宽25m，闸墩7厚1m，墩顶高程5.13m，刺墙8顶高程3.13m，水闸设计过流流量240m3/s，最大过闸流量275m3/s，闸底板9为钢筋砼结构，设计地板高程-0.34m，顺水流长度10m，上下游设齿墙，闸室上游浆砌块石护底，长10m，下游设砼消力池；该消力池的池长15m，池深1.5m(即尾坎高度为1.5m)，下游翼墙单侧扩散角为9°，导流坡的坡比为1:4。，尾坎凹岸设置了长12.5m、高1m、宽1m的整流坎，池底设计高程-2.34m，海漫高程为-0.84m。
经水工模型试验验证，本实用新型消能效果良好，水流出坎后流速平面分布均匀，消力池内为淹没水跃，流态较为平稳，掺气强烈，消力池内基本没有泥沙淤积，出池水流平稳，波动较小，对下游河床和岸坡的冲刷轻微，不需要特别防护。
Claims (4)
1.一种用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：该消力池的底部包括沿着水流方向依次布置的导流坡(1)、消力段(5)、尾坎(2)与海漫(3)，并且消力池两侧配置着边墙(6)且两侧边墙的之间的距离沿着水流方向逐渐增大；所述导流坡为沿着水流方向从高往低延伸的斜面；所述尾坎平行于消力池的横断面布置上并且尾坎的两端分别连接两侧边墙，尾坎顶部设有与凹岸侧边墙(6-1)连接的整流坎(4)；所述海漫与尾坎的顶面平齐。
2.根据权利要求1所述的用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：所述导流坡的坡比小于等于1：4。
3.根据权利要求2所述的用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：边墙的扩散角为7-12°。
4.根据权利要求3所述的用于转弯河道的横向阶梯整流式消力池，其特征在于：所述整流坎的长度小于等于尾坎长度的1/2，整流坎的高度小于等于尾坎高度的2/3，整流坎的宽度为1-2m。
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