CN212223801U - 一种水工消能结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水利水电技术领域，尤其是涉及一种水工消能结构，包括：差动式挑流鼻坎、消力塘、八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠；所述差动式挑流鼻坎设置于泄水建筑物的下游端；所述消力塘设置于所述差动式挑流鼻坎的下游端，所述消力塘与所述八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠依次连接；所述泄洪渠与天然河道连接。本实用新型在泄洪建筑物末端采用挑流+消力塘+台阶式陡坡+消力池及泄洪渠的消能方式，通过连续的四次消能，解决泄洪建筑物末端因泄流角度、地形高差、水流归槽等因素而不能使下泄水流安全稳定进入天然河道的问题，真正解决了此类泄水建筑物末端水流消能的技术难题。

Description

一种水工消能结构

技术领域

本实用新型涉及水利水电技术领域，尤其是涉及一种水工消能结构。

背景技术

目前，在水利水电工程的泄水建筑物中，泄水建筑物受地形、高差及枢纽其它建筑物总体布置等因素限制，末端下泄水流与下游天然河道相衔接时很难解决水流消能防冲问题。采用单一常规的底流消能、挑流消能或者面流消能往往消能效果不好。因此采用怎样的消能方法才能避免下泄水流不冲刷河床、不损害其它建筑物是目前亟需解决的技术问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水工消能结构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种水工消能结构，其包括：差动式挑流鼻坎、消力塘、八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠；

所述差动式挑流鼻坎设置于泄水建筑物的下游端；

所述消力塘设置于所述差动式挑流鼻坎的下游端，所述消力塘与所述八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠依次连接；

所述泄洪渠与天然河道连接。

作为一种进一步的技术方案，所述差动式挑流鼻坎的底部前后分别设置有深入于基岩的齿墙；所述差动式挑流鼻坎的底部固结有浆体填充物；所述浆体填充物设置在齿墙与基岩之间的空间；所述浆体填充物的底部设置有砂浆锚杆。

作为一种进一步的技术方案，所述消力塘的侧向设置有溢流坝；所述溢流坝与所述八字进水口连接。

作为一种进一步的技术方案，所述八字进水口自上游端向下游端逐渐由宽变窄；所述八字进水口自上游端向下游端采用斜坡分布。

作为一种进一步的技术方案，所述八字进水口呈水平转弯设置。

作为一种进一步的技术方案，所述陡槽段为倾斜的矩形槽结构；所述陡槽段自上游端向下游端逐渐由窄变宽。

作为一种进一步的技术方案，所述台阶式陡坡为倾斜的矩形槽结构；所述台阶式陡坡上设置有高度差的连续台阶；所述台阶式陡坡自上游端向下游端逐渐由窄变宽。

作为一种进一步的技术方案，所述消力池在其三分之二池长至尾坎设置有纵向的排水孔；所述消力池在其三分之二池长至尾坎的顶部设置有反滤层；所述排水孔与所述反滤层连通。

作为一种进一步的技术方案，所述泄洪渠出河床处设置有防护墙。

第二方面，本实用新型还提供一种根据所述水工消能结构的方法，其包括：

在泄洪建筑物的末端采用差动式挑流鼻坎将下泄水流空中首次消能后挑入消力塘进行第二次消能；水流在消力塘内部消能稳定后溢出，水流进入侧向的八字进水口，八字进水口将水流由宽变窄至适合水流进入陡槽段的宽度，通过台阶式陡坡进行第三次消能；经第三次消能的水流进入泄洪渠首段的消力池进行第四次消能，最终水流平顺进入泄洪渠后流向下游的天然河道。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型在泄洪建筑物末端采用挑流+消力塘+台阶式陡坡+消力池及泄洪渠的消能方式，通过连续的四次消能，解决泄洪建筑物末端因泄流角度、地形高差、水流归槽等因素而不能使下泄水流安全稳定进入天然河道的问题，真正解决了此类泄水建筑物末端水流消能的技术难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的水工消能结构的平面示意图；

图2为本实用新型实施例提供的水工消能结构的侧视图；

图3为本实用新型实施例提供的差动式挑流鼻坎的平面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的差动式挑流鼻坎的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的消力塘侧向溢流坝的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的消力池排水-；孔的结构示意图。

图标：1-差动式挑流鼻坎；2-消力塘；3-八字进水口；4-陡槽段；5-台阶式陡坡；6-消力池；7-泄洪渠；8-泄洪建筑物；9-护底；10-天然河道；11-溢流坝；12-排水孔；13-反滤层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例一

结合图1至图6所示，本实施例提供一种水工消能结构，其包括：差动式挑流鼻坎1、消力塘2、八字进水口3、陡槽段4、台阶式陡坡5、消力池6和泄洪渠7；所述差动式挑流鼻坎1设置于泄水建筑物的下游端；所述消力塘2设置于所述差动式挑流鼻坎1的下游端，所述消力塘2与所述八字进水口3、陡槽段4、台阶式陡坡5、消力池6和泄洪渠7依次连接；所述泄洪渠7与天然河道10连接。本实施例在泄洪建筑物8末端采用挑流+消力塘2+台阶式陡坡5+消力池6及泄洪渠7的消能方式，通过连续的四次消能，解决泄洪建筑物8末端因泄流角度、地形高差、水流归槽等因素而不能使下泄水流安全稳定进入天然河道10的问题，真正解决了此类泄水建筑物末端水流消能的技术难题。

本实施例中，将消力塘2、八字进水口3、陡槽段4、台阶式陡坡5、消力池6和泄洪渠7依次连接，实现连续的四次消能。

而且，消力塘2与八字进水口3连接可将水流由宽变窄至适合水流进入消力池6的宽度、调整连接角度后平稳的进入陡槽。

同时，通过八字进水口3、陡槽段4和台阶式陡坡5解决了消力塘2与泄洪渠7之间高差，部分消能，结合泄洪渠7的布置形式和角度连接水流，以稳定的水流流态、合适的角度与消力池6及泄洪渠7连接。

实施例二

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对差动式挑流鼻坎1的技术方案。当然，本实施例二包括实施例一所公开的技术内容，本实施例二与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例二与实施例一的区别之处。

本实施例中，优选地，所述差动式挑流鼻坎1的底部前后分别设置有深入于基岩的齿墙；所述差动式挑流鼻坎1的底部固结有浆体填充物；所述浆体填充物设置在齿墙与基岩之间的空间；所述浆体填充物的底部设置有砂浆锚杆。具体地，该差动式挑流鼻坎1长13.8m，高坎高1.50m，挑射角30°，反弧半径13m，低坎挑射角20°，反弧半径16m，低坎以下1m深度内采用钢筋硅粉混凝土，其余采用钢筋混凝土，挑流鼻坎底部设前后齿墙，齿墙深入基岩，并对挑流鼻坎底部进行固结灌浆处理，挑坎底部设砂浆锚杆。

鼻坎两侧边墙为混凝土重力式挡土墙，迎水面铅直，背坡为1：0.35，沿挑流鼻坎与边墙交界处设纵缝,纵缝设止水材料，填缝材料采用高压闭孔板，封缝材料采用丙乳砂浆。

实施例三

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对消力塘2的技术方案。当然，本实施例三包括实施例一所公开的技术内容，本实施例三与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例三与实施例一的区别之处。

本实施例中，优选地，所述消力塘2的侧向设置有溢流坝11；所述溢流坝11与所述八字进水口3连接。具体地，挑流鼻坎末端下设宽20m，长50m，深6m钢筋混凝土消力塘2，挑流水舌进入消力塘2消能后由侧向溢流堰流出，溢流堰为高10m的WES实用堰。消力塘2采用钢筋混凝土衬砌。

实施例四

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对八字进水口3的技术方案。当然，本实施例四包括实施例一所公开的技术内容，本实施例四与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例四与实施例一的区别之处。

本实施例中，优选地，所述八字进水口3自上游端向下游端逐渐由宽变窄；所述八字进水口3自上游端向下游端采用斜坡分布。所述八字进水口3呈水平转弯设置。具体地，水流由消力塘2侧向溢流堰流出，根据地形，该段水平转弯129.79°，溢流堰后接1:10陡坡，此处为八字形布置，由50m渐变成3m，保证溢出水流由宽变窄进入3m宽的泄槽。此段采用混凝土护砌。

实施例五

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对陡槽段4和台阶式陡坡5的技术方案。当然，本实施例五包括实施例一所公开的技术内容，本实施例五与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例五与实施例一的区别之处。

本实施例中，优选地，所述陡槽段4为倾斜的矩形槽结构；所述陡槽段4自上游端向下游端逐渐由窄变宽。优选地，所述台阶式陡坡5为倾斜的矩形槽结构；所述台阶式陡坡5上设置有高度差的连续台阶；所述台阶式陡坡5自上游端向下游端逐渐由窄变宽。

具体地，该段长35m，底坡为1:4，平面宽度由3m渐变至6m，为增加消能效果，在陡坡上设高差0.5m连续台阶，该段为整体式矩形槽结构，采用钢筋硅粉混凝土衬砌。

实施例六

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对消力池6的技术方案。当然，本实施例六包括实施例一所公开的技术内容，本实施例六与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例六与实施例一的区别之处。

本实施例中，优选地，所述消力池6在其三分之二池长至尾坎设置有纵向的排水孔12；所述消力池6在其三分之二池长至尾坎的顶部设置有反滤层13；所述排水孔12与所述反滤层13连通。

具体地，该段长30m，宽6.0m，消力池6池深2.5m，底板为混凝土，消力池6长2/3处至尾坎设排水孔12与反滤料。消力池6边墙为整体式矩形槽，采用钢筋硅粉混凝土衬砌。

实施例七

本实施例在上述实施例一的基础上进一步地细化，主要是针对泄洪渠7的技术方案。当然，本实施例七包括实施例一所公开的技术内容，本实施例七与实施例一相同的技术内容不再赘述，以下叙述本实施例七与实施例一的区别之处。

本实施例中，具体地，泄洪渠7纵坡i＝0.02，矩形断面，底宽6m，采用细粒砼砌石结构，边墙高5m，采用细粒砼砌石重力式挡土墙结构，墙顶宽0.5m，背坡1:0.4，前、后趾宽、高均为0.8m。泄洪渠7段每隔8m设一道横向伸缩缝，底部设齿墙，齿墙宽0.5m，深1.2m，伸缩缝止水材料采用“651”橡胶止水带，填缝材料采用高压闭孔板，封缝采用丙乳砂浆。

优选地，所述泄洪渠7出河床处设置有防护墙。墙高3.5m，对下游15m范围内河底进行护砌，形成护底9，采用1.0m厚细粒砼砌卵石，在两岸设置50m护岸，采用细粒砼砌卵石，护坡厚度0.5m，基础埋深3.5m。

实施例八

本实施例在上述实施例一至实施例七的基础之上还提供一种水工消能方法，其包括：在泄洪建筑物8的末端采用差动式挑流鼻坎1将下泄水流空中首次消能后挑入消力塘2进行第二次消能；水流在消力塘2内部消能稳定后溢出，水流进入侧向的八字进水口3，八字进水口3将水流由宽变窄至适合水流进入陡槽段4的宽度，通过台阶式陡坡5进行第三次消能；经第三次消能的水流进入泄洪渠7首段的消力池6进行第四次消能，最终水流平顺进入泄洪渠7后流向下游的天然河道10。

可见，本实施例通过差动式挑流鼻坎1的挑流水舌在空中消能后进入消力塘2，水舌在消力塘2内消能比较充分，水流在消力塘2内掺混均匀后由侧向溢流堰流出完成2次消能。

本实施例消力塘2八字进水口3的连接灵活解决消力塘2与泄洪渠7之间水流束窄、连接角度问题。

本实施例八字进水口3陡槽段4台阶式陡坡5解决了消力塘2与泄洪渠7之间高差和部分消能问题，通过台阶式坡面沿程掺气、旋滚消能，减少了泄洪渠7衔接段水流折冲，改善了泄洪渠7进口水流壅高溢水现象。

为保证水流顺利归槽，在台阶式陡坡5消能后接消力池6，可将水流最终余能消耗于消力池6中，水流平顺进入泄洪渠7后流向下游距枢纽建筑物较远天然河道10，彻底解决了此类水工建筑物水流消能问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水工消能结构，其特征在于，包括：差动式挑流鼻坎、消力塘、八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠；

所述差动式挑流鼻坎设置于泄水建筑物的下游端；

所述消力塘设置于所述差动式挑流鼻坎的下游端，所述消力塘与所述八字进水口、陡槽段、台阶式陡坡、消力池和泄洪渠依次连接；

所述泄洪渠与天然河道连接。

2.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述差动式挑流鼻坎的底部前后分别设置有深入于基岩的齿墙；

所述差动式挑流鼻坎的底部固结有浆体填充物；

所述浆体填充物设置在齿墙与基岩之间的空间；

所述浆体填充物的底部设置有砂浆锚杆。

3.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述消力塘的侧向设置有溢流坝；

所述溢流坝与所述八字进水口连接。

4.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述八字进水口自上游端向下游端逐渐由宽变窄；

所述八字进水口自上游端向下游端采用斜坡分布。

5.根据权利要求4所述的水工消能结构，其特征在于，

所述八字进水口呈水平转弯设置。

6.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述陡槽段为倾斜的矩形槽结构；

所述陡槽段自上游端向下游端逐渐由窄变宽。

7.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述台阶式陡坡为倾斜的矩形槽结构；

所述台阶式陡坡上设置有高度差的连续台阶；

所述台阶式陡坡自上游端向下游端逐渐由窄变宽。

8.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述消力池在其三分之二池长至尾坎设置有纵向的排水孔；

所述消力池在其三分之二池长至尾坎的顶部设置有反滤层；

所述排水孔与所述反滤层连通。

9.根据权利要求1所述的水工消能结构，其特征在于，

所述泄洪渠出河床处设置有防护墙。

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