CN212896232U - 一种降低底板脉动压强的消力池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降低底板脉动压强的消力池结构，包括溢洪道和消力池，所述溢洪道坐落在坝体或山体上，溢洪道底板与消力池底板相接，溢洪道边墙与消力池边墙相接；所述溢洪道底板与消力池底板以反弧嵌槽相接，反弧嵌槽的圆弧半径为R，R＝4h～10h，h为校核洪水位闸门全开时反弧最低处的水深；所述反弧嵌槽与溢洪道底板相切；所述反弧嵌槽与消力池底板不相切，以向上的角度α相接，α角度在15°与40°；所述消力池末端设置连续墩式尾坎，下部为高度根据需要设置的直坎，上部采用斜坎。采用该消力池结构，可以有效降低消力池底板的脉动压强，有利于保证消力池结构运行安全；同时减少了消力池开挖及浇筑工程量，简化施工，降低工程投资。

Description

一种降低底板脉动压强的消力池结构

技术领域

本实用新型属于水利水电工程技术领域，尤其涉及到一种降低底板脉动压强的消力池结构。

背景技术

在水利水电工程工程中，对于高速下泄水流，为减轻对坝后天然河道的冲刷，保证大坝主体的安全，主要采用三种消能方式对下泄水流进行消能：挑流消能、底流消能、面流消能。挑流消能是指在泄水建筑物末端设挑流鼻坎，使水流向下游挑射，通过射流在空中的扩散、紊动和掺气作用，消除部分能量，然后跌落到离鼻坎较远的河槽中，在冲刷坑和一定的尾水深度所形成的水垫中消能，因挑射水舌较长，并会形成一定深度的冲坑，因此对下泄水流消能区的地形、地质条件要求较高；面流消能是指将下泄急流的主流挑至水面，通过主流在表面扩散及底部旋滚和表面旋滚以消除余能的消能方式，面流流态复杂多变，对下游尾水条件要求高，保证能得到纯面流的水深范围较小，只适用于中、低水头，下游尾水较深，水位变幅不大及河岸稳定、抗冲能力强的情况。鉴于挑流消能以及面流消能的特点，在下泄水流消能区地形条件受限、河岸河床抗冲蚀能力较差，下游水位较浅、水位变幅较大时，下泄水流的消能方式多采用底流消能方式。

底流消能是指在下泄水流出口处设消力池，促使水流在限定范围内产生水跃，通过水流的内部摩擦，掺气和撞击消耗能量。工程中，消力池与溢洪道的衔接方式主要有两种：一种是采用圆弧曲线将溢洪道底板与消力池底板相接，圆弧曲线分别与溢洪道底板及消力池底板相切；一种是采用跌坎的形式，溢洪道末端和消力池首端形成一个错台。采用第一种方式时，下泄高速水流沿消力池底板下泄，在消力池尾坎作用下，在消力池内部形成璇滚水体，但璇滚水体紧挨着底板，在璇滚水体剧烈的作用下，消力池底部流态紊乱，导致消力池底板脉动压强过大，不利于消力池结构的安全；采用第二种方式时，由于跌坎的存在，消力池底部形成了一定的水垫，下泄高速水流在消力池中上部剧烈璇滚，而底部水垫流态相对稳定，有利于降低消力池的底板脉动压强，但需将消力池基础下挖一定的深度，加大了消力池的开挖及浇筑工程量，增大工程投资。因此，需寻求一种更为合理的消力池结构，在不增加消力池开挖及浇筑工程量的前提下，同时可以降低消力池底板的脉动压强，以保证消力池结构的安全，并降低工程投资。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种降低底板脉动压强的消力池结构，主要解决常规消力池以下两个问题：

(1)当溢洪道底板和消力池底板以圆弧相切相接时，因下泄水流未挑离消力池底板，导致消力池底板脉动压强较大，往往需要对消力池底板进行加厚、加固处理，消力池底板脉动压强过大时，不利于消力池结构的运行安全。

(2)当溢洪道底板和消力池底板以跌坎相接时，需要将消力池基础下挖一定的深度，加大了消力池的开挖及浇筑工程量，增大了工程投资。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种降低底板脉动压强的消力池结构，包括溢洪道和消力池，所述溢洪道坐落在坝体或山体上，溢洪道底板与消力池底板相接，溢洪道边墙与消力池边墙相接；所述溢洪道底板与消力池底板以反弧嵌槽相接，反弧嵌槽的圆弧半径为R，R＝4h～10h，h为校核洪水位闸门全开时反弧最低处的水深；所述反弧嵌槽与溢洪道底板相切；所述反弧嵌槽与消力池底板不相切，以向上的角度α相接，α角度在15o与40o。

其中，消力池末端设置连续墩式尾坎，连续墩式尾坎(6)下部为直坎，上部采用坡比为1：n的斜坎，1≤n≤2。

与现有技术相比，该消力池结构首端采用反弧嵌槽与溢洪道底板及消力池底板相接(反弧嵌槽与溢洪道底板相切，反弧嵌槽与消力池底板以向上的角度α相接)，并在消力池尾部设置连续墩式尾坎。采用该消力池结构，可以有效降低消力池底板的脉动压强，有利于保证消力池结构运行安全；同时减少了消力池开挖及浇筑工程量，简化施工，降低工程投资。

附图说明

图1为消力池平面图；

图2为消力池轴线剖视图。

附图中的标记为：1-溢洪道边墙；2-消力池边墙；3-溢洪道底板；4-反弧嵌槽；5-消力池底板；6-连续墩式尾坎；7-坝体或山体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

水利水电工程采用底流消能时，溢洪道坐落于坝体(重力坝坝身溢洪道)或者山体(柔性坝岸边溢洪道)上，溢洪道底板3与消力池底板5相接，溢洪道边墙1与消力池边墙2相接，水流自溢洪道下泄至消力池内，通过消力池充分消能后，流入下游天然河道，减轻高速水流对下游河道的冲刷，保证大坝及溢洪道结构的安全。

如图1、图2所示，本实用新型是一种新型消力池结构，具体实施方式如下：

(1)溢洪道底板3与消力池底板5以反弧嵌槽4相接，反弧嵌槽4的圆弧半径为R，R＝(4～10)h(h为校核洪水位闸门全开时反弧最低处的水深，可根据能量公式进行计算得出，流速大时，应取大值)。反弧嵌槽4与溢洪道底板3相切以保证下泄水流的顺畅；反弧嵌槽4与消力池底板5不相切，以向上的角度α(α角度宜在15o与40o之间，流速大时，应取小值)相接，这样，反弧嵌槽4可以将水流挑离消力池底板5，消力池底部形成一定的平顺水流，充当水垫作用，消力池中上部水流的剧烈璇滚消能不会直接作用于消力池底板5之上，可以有效地减轻消力池底板5脉动压强。

(2)消力池末端设置连续墩式尾坎6，连续墩式尾坎6下部为直坎，直坎高度h可根据根据工程实际需要进行灵活设置；上部采用坡比为1：n(1≤n≤2)的斜坎。连续墩式尾坎6下部直坎的设置，在不增加消力池基础深度及消力池长度的情况下，可以有效增加消力池内的消能水体，增加水流璇滚，使水流消能较充分，降低水流进入下游河道的流速，减轻水流对河床的冲蚀作用；上部斜坎的设置，可以改善出池水流的流态，使水流进入下游河道时流态较为平顺，减轻水流对河床的冲蚀作用，并对消弱下游河道的涌浪高度有利。

当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种降低底板脉动压强的消力池结构，包括溢洪道和消力池，其特征在于：所述溢洪道坐落在坝体或山体(7)上，溢洪道底板(3)与消力池底板(5)相接，溢洪道边墙(1)与消力池边墙(2)相接；所述溢洪道底板(3)与消力池底板(5)以反弧嵌槽(4)相接，反弧嵌槽(4)的圆弧半径为R，R＝4h～10h，h为校核洪水位闸门全开时反弧最低处的水深；所述反弧嵌槽(4)与溢洪道底板(3)相切；所述反弧嵌槽(4)与消力池底板(5)不相切，以向上的角度α相接，α角度在15°与40°。

2.根据权利要求1所述的降低底板脉动压强的消力池结构，其特征在于：消力池末端设置连续墩式尾坎(6)，连续墩式尾坎(6)下部为直坎，上部采用坡比为1：n的斜坎，1≤n≤2。

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