CN214993623U - 溢流坝多孔异位耦合水流消能结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，包括均匀间隔排布于溢流坝坝体上的多道溢流表孔，溢流表孔呈顶部敞口式结构平行排布于溢流坝的坝顶，相邻两溢流表孔之间设置有延伸至坝底的分隔中墩，每一分割中墩的底部均开设有一与溢流表孔流向一致的泄流底孔，在溢流表孔和泄流底孔的出水端设置有一体式的消力池。本实用新型优点在于多道溢流表孔和多道泄流底孔交替错位布置，使溢流坝水流消能结构布置更加紧凑，节约工程投资，能够借助流速梯度来使统一流入消力池内的各股水流产生耦合效应，确保各股下泄水流相互间能够充分掺混和碰撞，显著增强相邻水股剪切紊动耗散，充分利用消力池的横向空间，提高消能效率，减小对河道的冲刷影响。

Description

溢流坝多孔异位耦合水流消能结构

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，尤其是涉及一种溢流坝多孔异位耦合水流消能结构。

背景技术

季节降雨要求低水头水利枢纽必须紧急响应，受溢流宽度以及坝体高度限制，溢流坝段单宽下泄流量较大，极易引起消力池消能不充分、出池水流二次水跃等现象。目前，现有溢流坝工程中，由于表、底孔入池弗劳德数不同，因此根据表、底孔不同水流下泄的不同条件，结合辅助消能工分别各自布置消力池，即表孔出水端对应表孔消力池，底孔出水端对应底孔消力池，表孔消力池和底孔消力池之间通过分水墙分割，互不干涉，导致各孔（尤其是表孔）难以在短距离内消掉下泄水流自身所携带巨大能量，致使下游河床受泄流冲刷影响较为严重。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种溢流坝多孔异位耦合水流消能结构。

为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：

本实用新型所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：包括均匀间隔排布于溢流坝坝体上的多道溢流表孔，所述溢流表孔呈顶部敞口式结构平行排布于所述溢流坝的坝顶，相邻两所述溢流表孔之间设置有延伸至坝底的分隔中墩，每一所述分割中墩的底部均开设有一与所述溢流表孔流向一致的泄流底孔，在所述溢流表孔和所述泄流底孔的出水端设置有一体式的消力池。

进一步的，所述溢流表孔均匀间隔设置三道，对应的所述分割中墩为两个，所述泄流底孔为两道。

进一步的，所述溢流表孔的孔底自上游至下游依次由三圆弧曲线段、幂曲线段、斜坡段和反弧段构成。

进一步的，所述泄流底孔自上游至下游依次由进口段、门槽段、压坡段、明流段和圆弧段构成，所述泄流底孔的进口段呈逐渐缩小的喇叭口结构。

进一步的，在所述消力池的远离所述溢流坝端设置有消力坎，所述消力坎沿宽度方向横置于所述消力池底面上。

本实用新型优点在于多道溢流表孔和多道泄流底孔交替错位布置，使溢流坝水流消能结构布置更加紧凑，节约工程投资，同时能够借助流速梯度来使统一流入消力池内的各股水流产生耦合效应，确保各股下泄水流相互间能够充分掺混和碰撞，显著增强相邻水股剪切紊动耗散，充分利用消力池的横向空间，形成三元水跃，提高消能效率，减小对河道的冲刷影响；另外，溢流表孔和泄流底孔交替错位布置还能对消力池中、下游区域压强及流场影响显著，使消力池内的时均压强峰值降低，坎顶负压范围减小，减少辅助消能工的气蚀影响，确保出池流速明显降低，大大降低下游河道的最大流速，使得下游流态更为平稳。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A向视图。

图3是图1中B-B向剖视图。

图4是图1中C-C向剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

如图1、2所示，本实用新型所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，包括均匀间隔排布于溢流坝坝体上的多道溢流表孔1，溢流表孔1呈顶部敞口式结构平行排布于溢流坝的坝顶，相邻两溢流表孔1之间设置有延伸至坝底的分隔中墩2，每一分割中墩2的底部均开设有一与溢流表孔1流向一致的泄流底孔3，在溢流表孔1和泄流底孔3的出水端设置有一体式的消力池4，在消力池4的远离溢流坝端设置有消力坎5，消力坎5沿宽度方向横置于消力池4底面上。

具体的，溢流表孔1一般均匀间隔设置三道，对应的分割中墩2则为两个，泄流底孔3为两道；当然，根据不同的溢流坝坝体宽度，溢流表孔1、分割中墩2和泄流底孔3的数量会随之相应增加或减少。

如图3所示，每道溢流表孔1均应依照WES实用堰（当堰壁厚度影响到水舌的形状，水流即受到堰顶的阻力，把0.67H<δ（堰壁厚度）<2.5或0.67<δ/H<2.5的堰称为实用堰，实用堰堰面采用WES幂曲线，即为WES实用堰）进行设计施工。溢流表孔1在设计施工时，其孔底自上游至下游依次由三圆弧曲线段a、幂曲线段b、斜坡段c和反弧段d构成；具体的，为了减小水流阻力，大、中型溢流坝剖面形状常做成曲线型，从而使堰面形状尽量与水舌相吻合，以减少阻力，增大泄流量，避免堰面上出现正、负交替的压力产生气蚀而受到损害；常见的WES堰剖面堰顶由两圆弧段和三圆弧段两大类形，本申请中所采用的是比较常见的三圆弧段形式，其上游部分由三单圆弧连接形成三圆弧曲线段a，从而能够更为平顺的与上游面连接，改善堰面压力条件；三圆弧曲线段a后采用幂曲线（即幂曲线段b）连接，幂曲线下部与一倾斜直线（即斜坡段c）相连接，再用圆弧（即反弧段d）与下游河床或消能设施连接，以便水流平顺的进入下游河床；斜坡段c斜直线的坡度由堰的稳定性和强度要求而定，反弧段d的圆弧半径可根据下游堰高和设计水头确定。

如图4所示，泄流底孔3属深式泄水孔，因此采用无压坝身泄水孔型式；即泄流底孔3在设计施工时，自上游至下游依次由进口段e、门槽段f、压坡段g、明流段h和圆弧段i构成；无压坝身泄水孔的上游段为一短有压段，其进口部分称为进口段e，进口段e呈逐渐缩小的喇叭口结构，其进口上唇一般采用椭圆曲线，进口段e后接门槽段f，一般为事故检修门槽，门槽段f后为短有压段，短有压段与进口上唇曲线连接的孔顶做成倾斜直线，称为压坡段g，压坡段g后为无压段（即明流段h），根据水头和流速可采用抛物线型式或直线陡坡型式，明流段h后可采用圆弧段i与下游河床或消能设施连接，以便水流平顺的进入下游河床。采用无压坝身泄水孔型式能够使进口有压段很短，水头损失小，并能使无压段水力条件明确，衬砌所需钢材较少。

以河南省固始县某水库工程为例，在该水库的溢流坝坝顶沿宽度方向均匀间隔设置三道溢流表孔1，每道溢流表孔1的单孔净宽10m，相邻两道溢流表孔1之间设置宽度为8.3m的分割中墩2，每道溢流表孔1的堰型均依照WES实用堰进行设计，堰顶高程为131.00m，堰面曲线上游采用三圆弧曲线段a，下游采用幂曲线段b与三圆弧曲线段a相接，幂曲线段b后接斜坡段c，斜坡段c坡度为1:0.53，斜坡段c末端高程为102.00m，斜坡段c末端通过半径17.0m的反弧段d与消力池4相接。每一分割中墩2的底部开设一泄流底孔3，泄流底孔3的进口段e为有压短管，有压短管的底板高程107m，整体呈喇叭口结构（进口端宽度5m、高度5m，出口端宽度4m、高度4.5m）；进口段e后接门槽段f，门槽段f长度1.5m，门槽段f后接压坡段g，压坡段g长4.9m、顶部坡度为1:4，压坡段g后接明流段h，明流段h底板曲线采用抛物线接直线斜坡，直线斜坡的坡度为1:1.9，直线斜坡后通过半径17.0m圆弧段i与消力池4相接。三道溢流表孔1和两道泄流底孔3共用一个消力池4，该消力池4底板顶高程为102m，池深5m，池长46.5m，池宽46.6m；大大提高了该水库溢流坝的消能效率，减小对河道的冲刷影响使得下游流态更为平稳，减小了下游消能设施的体量，减少了工程投资。

Claims (5)

1.一种溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：包括均匀间隔排布于溢流坝坝体上的多道溢流表孔，所述溢流表孔呈顶部敞口式结构平行排布于所述溢流坝的坝顶，相邻两所述溢流表孔之间设置有延伸至坝底的分隔中墩，每一所述分割中墩的底部均开设有一与所述溢流表孔流向一致的泄流底孔，在所述溢流表孔和所述泄流底孔的出水端设置有一体式的消力池。

2.根据权利要求1所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：所述溢流表孔均匀间隔设置三道，对应的所述分割中墩为两个，所述泄流底孔为两道。

3.根据权利要求1所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：所述溢流表孔的孔底自上游至下游依次由三圆弧曲线段、幂曲线段、斜坡段和反弧段构成。

4.根据权利要求1所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：所述泄流底孔自上游至下游依次由进口段、门槽段、压坡段、明流段和圆弧段构成，所述泄流底孔的进口段呈逐渐缩小的喇叭口结构。

5.根据权利要求1所述的溢流坝多孔异位耦合水流消能结构，其特征在于：在所述消力池的远离所述溢流坝端设置有消力坎，所述消力坎沿宽度方向横置于所述消力池底面上。

Images