CN207295658U - 带跌坎的对称扩宽消力池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带跌坎的对称扩宽消力池，包括：泄水通道、跌坎、消力池、尾坎，所述跌坎为多级阶梯型，所述泄水通道末端连接跌坎的上端，所述跌坎的下端平面与消力池的底板相连且平齐，所述消力池的尾端连接尾坎，所述消力池的底板上还固定设置有分流装置，其包括多根竖直的柱体，所述柱体沿消力池的长度方向和宽度方向上均均匀间隔设置多排多列且相邻排或列的柱体交错布置。本实用新型的消力池可有效增大剪切掺混消能区，提高消能效率，且流态比较稳定。

Description

带跌坎的对称扩宽消力池

技术领域

本实用新型涉及一种消能工，属于水力学大坝消能技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种带跌坎的对称扩宽消力池。

背景技术

在水利水电工程建设中，泄水建筑物下游的消能防冲是直接关系工程安危的复杂问题。传统底流消能是在泄水建筑物下游修建消力池，消力池底部和溢流面平顺连接，消力池宽度与溢流宽度等宽，利用池内形成的小淹没度水跃进行消能，水跃是从水流从急流到缓流的一种局部水力现象，故急流段其临底流速大，底板和侧墙的抗冲保护难度大。泄洪高速水流引起的泄水建筑物破坏的实例屡见不鲜，据统计有近1/3水利水电工程的泄水建筑物出现不同程度的破坏，下游消力池防护结构破坏是最常见的形式，泄洪消能安全问题十分突出，已成为水利水电工程设计和运行安全的控制因素之一。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种带跌坎的对称扩宽消力池，可有效增大剪切掺混消能区，提高消能效率，且流态比较稳定。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种带跌坎的对称扩宽消力池，包括：泄水通道、跌坎、消力池、尾坎，所述跌坎为多级阶梯型，所述泄水通道末端连接跌坎的上端，所述跌坎的下端平面与消力池的底板相连且平齐，所述消力池的尾端连接尾坎，所述消力池的底板上还固定设置有分流装置，其包括多根竖直的柱体，所述柱体沿消力池的长度方向和宽度方向上均均匀间隔设置多排多列且相邻排或列的柱体交错布置。

优选的是，所述柱体为四棱柱且四棱柱的四个侧面向内凹陷形成四个弧面，相邻弧面之间的棱形成外凸的半圆形，其中一对半圆形设置为与水流方向一致，另一对半圆形相对位于两侧。

优选的是，所述跌坎的每一级阶梯的竖直平面均向上延伸固定有射流墙，射流墙的上端不凸出于泄水通道末端，所述射流墙沿其横向和纵向分成多股多层射流出口，上下相邻的射流墙射流出口相互交错布置。

优选的是，所述跌坎的每一级阶梯的水平平面上均均匀间隔设置有消力墩，相邻两级阶梯的水平面上的消力墩相互交错设置，所述消力墩的上端不凸出于所述泄水通道末端。

优选的是，所述消力池的宽度大于所述跌坎的宽度且在跌坎的两侧凸扩。

优选的是，所述消力池的尾端侧面向尾坎倾斜向上延伸，形成弧形的延伸面。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、本实用新型的消力池底板上固定设置有多根相互交错的柱体，柱体的设置可实现分流作用，同时柱体侧面设置为内凹的弧形面，棱设置为半圆形，均可以进一步较充分的消能，同时柱体后端的两个弧形面可对其后端回流的水进行进一步的消能，可加剧水流的紊动。

2、本实用新型的消力池设置有跌坎以及消力池设置为对称扩宽的形式，水流主流进入消力池后，在跌坎下游侧形成横轴漩滚，消力池对称突扩的区域形成立轴漩滚，急流段的水流漩滚可以作为高速水流与消力池底板、侧墙的过渡区域，减少高速水流对消力池底板、侧墙的冲击压强，避免空化水流对消力池边壁的空蚀破坏，有利于底板和侧墙的稳定。消力池对称扩宽后，上层水跃的回流漩滚区能向两侧充分扩散，设置跌坎后，主流可以向底部扩散，从而有效增大剪切掺混消能区，提高消能效率，且流态比较稳定。

3、本实用新型的跌坎上设置射流墙，射流墙上的多股多层射流消能方式兼具挑流消能和底流消能的优点：射流多点入池，每一股射流的四周形成一个较为稳定的三元紊动漩滚，消能比较充分；主流分散且主流和消力池底板及侧墙之间有小尺度的紊动过渡区，避免消力池底板出现较大冲击压力及较大临底流速；雾化程度低、流态稳定性好等。

4、本实用新型的跌坎上也可设置多个消力墩，在水流下落的过程可起到分流消能的作用，水流进行效率较高的消能后再进入消力池，可避免强大的水压对消力池底板和侧壁的破坏。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有技术消力池的主视图；

图2为现有技术消力池的俯视图；

图3为本实用新型消力池的主视图；

图4为本实用新型消力池的俯视图；

图5为本实用新型射流墙的侧视图；

图6为本实用新型跌坎的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

如图1至6所示，本实用新型提供一种带跌坎的对称扩宽消力池，包括：泄水通道1、跌坎4、消力池2、尾坎3，所述跌坎4为多级阶梯型，所述泄水通道1末端连接跌坎4的上端，所述跌坎4的下端平面与消力池2的底板相连且平齐，所述消力池2的尾端连接尾坎3，所述消力池2的底板上还固定设置有分流装置5，其包括多根竖直的柱体，所述柱体沿消力池2的长度方向和宽度方向上均均匀间隔设置多排多列且相邻排或列的柱体交错布置。跌坎的设置使得水流从跌坎进入消力池2可进行跌落消能，进一步提高消能效率。多根柱体在消力池2内均匀间隔交错设置，对射流水进行分流作用，进一步消能，同时柱体的形式可以多种多样，多棱柱的柱体设置还能对水流进行一定的挑能消能作用。

在另一种技术方案中，所述柱体为四棱柱且四棱柱的四个侧面向内凹陷形成四个弧面，相邻弧面之间的棱形成外凸的半圆形，其中一对半圆形设置为与水流方向一致，另一对半圆形相对位于两侧。柱体的四个侧面均向内形成相同的弧形面，而四条棱均形成外凸的半圆弧形，一对棱所在的方向与水流方向一致，另一对棱所在的方向与水流方向垂直，水流沿半圆弧形顺利到其相邻的两个弧形面，在弧形面处发生分流同时弧形面对水流进行挑流，从而水流在此进一步通过强烈的剪切、漩滚、掺混等三维紊动进行消能，另外后端的两个弧形面在后端的水流发生紊动时，可在一定程度上起到挑流的作用。

在另一种技术方案中，所述跌坎4的每一级阶梯的竖直平面均向上延伸固定有射流墙，射流墙的上端不凸出于泄水通道1末端，所述射流墙沿其横向和纵向分成多股多层射流出口6，上下相邻的射流墙射流出口6相互交错布置。射流墙上的多股多层射流消能方式兼具挑流消能和底流消能的优点：射流多点入池，每一股射流的四周形成一个较为稳定的三元紊动漩滚，消能比较充分；主流分散且主流和消力池2底板及侧墙之间有小尺度的紊动过渡区，避免消力池2底板出现较大冲击压力及较大临底流速；雾化程度低、流态稳定性好等。各孔射流与消力池2内水体剪切掺混消去能量的同时，能向四周水体充分扩散，具有较高的消能效率且流态稳定。

在另一种技术方案中，所述跌坎4的每一级阶梯的水平平面上均均匀间隔设置有消力墩7，相邻两级阶梯的水平面上的消力墩7相互交错设置，所述消力墩7的上端不凸出于所述泄水通道1末端。消力墩7的设置使其在水流下落的过程可起到分流消能的作用，水流进行效率较高的消能后再进入消力池2，可避免强大的水压对消力池2底板以及侧壁的破坏。

在另一种技术方案中，所述消力池2的宽度大于所述跌坎4的宽度且在跌坎4的两侧凸扩。水流主流进入消力池2后，在跌坎4下游侧形成横轴漩滚，消力池2对称突扩的区域形成立轴漩滚，急流段的水流漩滚可以作为高速水流与消力池2底板、侧墙的过渡区域，减少高速水流对消力池2底板、侧墙的冲击压强，避免空化水流对消力池2边壁的空蚀破坏，有利于底板和侧墙的稳定。消力池2对称扩宽后，上层水跃的回流漩滚区能向两侧充分扩散，设置跌坎4后，主流可以向底部扩散，从而有效增大剪切掺混消能区，提高消能效率，且流态比较稳定。

在另一种技术方案中，所述消力池2的尾端侧面向尾坎3倾斜向上延伸，形成弧形的延伸面。延伸面为弧形结构，水流可顺着延伸弧面进一步挑流，提高消能效果。

根据消力池2的消能原理，需进行良好的体型设计。跌坎4高度过小，作用不明显；随着跌坎4高度的增加，消力池2内的底流流态有逐渐向戽流或面流转变的趋势，从而导致消力池2的消能效率明显降低，出池余能与下游河道的水面波动相应增大。消力池2宽度扩宽不够，作用不明显；扩宽范围过大，会增加消力池2不必要的工程量。其体型参数通过物理模型试验来确定。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，包括：泄水通道、跌坎、消力池、尾坎，所述跌坎为多级阶梯型，所述泄水通道末端连接跌坎的上端，所述跌坎的下端平面与消力池的底板相连且平齐，所述消力池的尾端连接尾坎，所述消力池的底板上还固定设置有分流装置，其包括多根竖直的柱体，所述柱体沿消力池的长度方向和宽度方向上均均匀间隔设置多排多列且相邻排或列的柱体交错布置。

2.如权利要求1所述的带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，所述柱体为四棱柱且四棱柱的四个侧面向内凹陷形成四个弧面，相邻弧面之间的棱形成外凸的半圆形，其中一对半圆形设置为与水流方向一致，另一对半圆形相对位于两侧。

3.如权利要求2所述的带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，所述跌坎的每一级阶梯的竖直平面均向上延伸固定有射流墙，射流墙的上端不凸出于泄水通道末端，所述射流墙沿其横向和纵向分成多股多层射流出口，上下相邻的射流墙射流出口相互交错布置。

4.如权利要求2所述的带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，所述跌坎的每一级阶梯的水平平面上均均匀间隔设置有消力墩，相邻两级阶梯的水平面上的消力墩相互交错设置，所述消力墩的上端不凸出于所述泄水通道末端。

5.如权利要求1所述的带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，所述消力池的宽度大于所述跌坎的宽度且在跌坎的两侧凸扩。

6.如权利要求5所述的带跌坎的对称扩宽消力池，其特征在于，所述消力池的尾端侧面向尾坎倾斜向上延伸，形成弧形的延伸面。