CN215290013U - 一种加强水跃消能的消力池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加强水跃消能的消力池结构，包括泄槽底板（1）和消力池底板（3），泄槽底板两侧设有泄槽边墙（2），消力池底板两侧设有消力池边墙（4）；泄槽底板与消力池底板之间经趾坎（5）连接；泄槽边墙与消力池边墙相接位置设有通气井（6）；通气井底部设有进气孔（7）；消力池底板中部设有消能坎（8），消力池边墙紧挨消能坎下游侧设有边墙贴角（9）；消力池底板末端设有尾坎（10）；消力池边墙末端设有出口贴角（11）。本实用新型可降低消力池底板脉动压力，避免底板破坏；可避免消力池底板及边墙空蚀空化破坏；提高消力池的消能功率，缩短常规消力池的长度及深度；可避免出池水流冲刷岸坡，减少两侧岸坡的防护工程量。

Description

一种加强水跃消能的消力池结构

技术领域

本实用新型涉及一种加强水跃消能的消力池结构，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

对于解决大坝的消能防冲问题，工程中普遍采用的消能方式有挑流消能、面流消能、底流消能等，这些消能方式各有各的特点：挑流消能工的优点是结构比较简单，容易建造，工程费用较低，消能效果较好，能减少下游防护措施，但在泄洪过程中，下泄水流所含的大部分能量需要通过下游河床消减，长时间作用下会使下游河床形成一个较大的冲坑，对大坝整体结构产生不利影响，并且挑流泄洪过程中，下游往往会出现严重的雾化现象，对两岸山体的安全稳定构成威胁，并对下游居民的生活产生不利影响；面流消能的优点在于水流主流集中在表层，底部的水流流速不大，对河床的冲刷影响较小，但面流消能的表层水流流速较大，下泄水流在下游造成水面紊动剧烈，对下游岸坡掏刷严重，导致边坡防护的费用较高；底流消能的优点在于水流水流波动小，消能效率较高，尾水波动小，适应于各种水文地质条件，但工程量及投资较大。

底流消能通常采用消力池对下泄水流消能，消力池是促使泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施，可以消除水流的多余能量，通过采取相应的消能、防冲设施，保护河床及岸坡，虽然消力池的适用性及取得的效果较好，但是常规消力池仍然存在邻底流速大、底板脉动压强较大、底板稳定性较差、掺气效果差易发生空蚀空化破坏等技术问题，而且为形成完整的水跃消能，消力池的深度及长度往往较大，导致消力池开挖及填筑工程量较大，不利于降低工程投资。

因此，现有的技术还是不够完善，有待于进一步提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对常规消力池存在掺气效果差易发生空蚀空化破坏、邻底流速大、底板脉动压强较大、底板稳定性较差以及工程量及投资较大等问题，提供一种加强水跃消能的消力池结构，以通过设置趾坎，使消力池底部形成一定厚度的水垫，使高速下泄水流距离消力池底板一定的距离，避免底板脉动压强过大造成底板的破坏；通过设置通气井及进气孔，可以对消力池底部进行自主掺气，避免消力池底板及边坡空蚀空化破坏；通过设置消能坎及边墙贴角，增强水跃消能效果及水体的强烈摩擦混掺作用，提高消力池的消能功率，缩短常规消力池的长度及深度；通过设置尾坎，将消力池末端流速较大的水流挑起，倒入下游河床水体中上层，改善消力池下游的水流流速分布，减轻对下游河床的冲刷；通过设置出口贴角，可以通过调整侧向贴角的弧形曲率，控制出池水流的方向，使水流向下游河床中部导向，避免出池水流冲刷岸坡，减少两侧岸坡的防护工程量，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种加强水跃消能的消力池结构，包括泄槽底板和消力池底板，在泄槽底板两侧设有泄槽边墙，在消力池底板两侧设有消力池边墙；泄槽底板与消力池底板之间经趾坎连接；泄槽边墙与消力池边墙相接位置设有通气井；通气井底部设有进气孔；消力池底板中部设有消能坎，消力池边墙紧挨消能坎下游侧设有边墙贴角；消力池底板末端设有尾坎；消力池边墙末端设有出口贴角。

前述加强水跃消能的消力池结构中，所述趾坎、消能坎和尾坎的上表面均为凹型圆弧面。

前述加强水跃消能的消力池结构中，所述趾坎的凹型圆弧面上游边与泄槽底板相切，趾坎的凹型圆弧面下游边与消力池底板之间设有高度差ΔH。

前述加强水跃消能的消力池结构中，所述消能坎和尾坎的凹型圆弧面上游边与消力池底板相切，消能坎和尾坎的凹型圆弧面下游边与消力池底板之间设有高度差ΔH。

前述加强水跃消能的消力池结构中，所述边墙贴角和出口贴角的斜边均凹型圆弧面。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、泄槽与消力池连接位置设置跌坎，跌坎上游以反弧型式与泄槽底板相切，保证水流顺畅，下游与消力池底板形成一定的高差，高速下泄水流进入消力池后消力池底板一定高度的水垫，可以降低消力池底板的脉动压强，避免消力池底板脉动压强过大产生结构破坏。

2、消力池首部两侧边墙处设置通气井，通气井紧挨着跌坎位置，并在底部设置进气孔，通气井的设置可以对消力池底部进行自主掺气，在高速水流紊动作用下，迫使大量空气掺入水流中，形成气、水两相掺混的现象，保证水体的掺气浓度，避免消力池底板及边壁发生空蚀破坏，保证结构的安全。

3、消力池底板设置消能坎，使下泄水流整体斜向上导向，加强其与上部水流之间的相互作用，同时，紧挨着消能坎的消力池边墙上设置了边墙贴角，将水流向消力池中部导向，与消能坎挑起的水流相互作用，大大增强水跃消能效果及水体的强烈摩擦混掺作用，提高消力池的消能功率，缩短消力池的长度及深度，减少工程量，降低工程投资。

4、消力池末端设置尾坎，将消力池出口流速较大的水流挑起，导入下游河床水体中上层，改善消力池下游的水流流速分布，减轻对下游河床的冲刷。

5、消力池边墙末端设置出口贴角，出口贴角采用弧形结构，通过调整出口贴角的弧形曲率，可以控制出池水流的方向，使水流向下游河床中部导向，避免出池水流冲刷岸坡，减少两侧岸坡的防护工程量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记如下：1-泄槽底板；2-泄槽边墙；3-消力池底板；4-消力池边墙；5-趾坎；6-通气井；7-进气孔；8-消能坎；9-边墙贴角；10-尾坎；11-出口贴角；12-凹型圆弧面。

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。

本实用新型的一种加强水跃消能的消力池结构，如图1所示，该结构包括泄槽底板1和消力池底板3，在泄槽底板1两侧设有泄槽边墙2，在消力池底板3两侧设有消力池边墙4；泄槽底板1与消力池底板3之间经趾坎5连接；泄槽边墙2与消力池边墙4相接位置设有通气井6；通气井6底部设有进气孔7；消力池底板3中部设有消能坎8，消力池边墙4紧挨消能坎8下游侧设有边墙贴角9；消力池底板3末端设有尾坎10；消力池边墙4末端设有出口贴角11。趾坎5、消能坎8和尾坎10的上表面均为凹型圆弧面12。趾坎5的凹型圆弧面12上游边与泄槽底板1相切，趾坎5的凹型圆弧面12下游边与消力池底板3之间设有高度差ΔH。消能坎8和尾坎10的凹型圆弧面12上游边与消力池底板3相切，消能坎8和尾坎10的凹型圆弧面12下游边与消力池底板3之间设有高度差ΔH；高度差ΔH可根据使用的需要确定，通常可控制在已确定的消力池边墙高度的1/6~1/3高度之间；边墙贴角9和出口贴角11的斜边均凹型圆弧面12。

本实用新型如图1所示，包括以下构件：泄槽底板1、泄槽边墙2、消力池底板3、消力池边墙4、趾坎5、通气井6、进气孔7、消能坎8、边墙贴角9、尾坎10和出口贴角11。

具体实施时，泄槽底板1与消力池底板3采用趾坎5相接，趾坎5的上表面采用凹型圆弧面12，上游与泄槽底板1相切，下游与消力池底板3形成一定的高度，趾坎5的反弧半径及末端高度可以根据工程实际情况灵活调整，使高速下泄水流距离消力池底板3一定高度以降低消力池底板脉动压强。

泄槽边墙2与消力池边墙4相接位置设置通气井6，通气井6紧挨着趾坎5下游侧布置，底部设置进气孔7，可以对高速下泄水流进行自主掺气，通气井6及进气孔7的大小以保证消力池近壁水体的掺气浓度不低于7%为宜，以避免空蚀空化破坏。

消力池底板3中部设置消能坎8，消能坎8的上表面采用凹型圆弧面12，可以将底部水流斜向上导向，加强与上部水流的相互作用，消力池边墙4上紧挨着消能坎下游侧设置边墙贴角9，边墙贴角9的斜面采用凹型圆弧面12，可以将水流向消力池中部导向，与消能坎8上挑的水流相互作用，增强水流自身消能效果。当消力池长度较长时，可以顺水流方向按照已经距离适当增加消能坎8及边墙9的个数，加强消力池水跃消能效果，提高消能功率，以降低消力池的长度及深度。

消力池末端设置尾坎10，尾坎10的上表面均采用凹型圆弧面12，将出池水流导向下游河床中上层。

消力池末端边墙上设置出口贴角11，出口贴角的斜面采用凹型圆弧面12，将出池水流导向下游河床中部，避免出池水流冲刷两侧岸坡。

Claims (5)

1.一种加强水跃消能的消力池结构，包括泄槽底板（1）和消力池底板（3），其特征在于：在泄槽底板（1）两侧设有泄槽边墙（2），在消力池底板（3）两侧设有消力池边墙（4）；泄槽底板（1）与消力池底板（3）之间经趾坎（5）连接；泄槽边墙（2）与消力池边墙（4）相接位置设有通气井（6）；通气井（6）底部设有进气孔（7）；消力池底板（3）中部设有消能坎（8），消力池边墙（4）紧挨消能坎（8）下游侧设有边墙贴角（9）；消力池底板（3）末端设有尾坎（10）；消力池边墙（4）末端设有出口贴角（11）。

2.根据权利要求1所述加强水跃消能的消力池结构，其特征在于：所述趾坎（5）、消能坎（8）和尾坎（10）的上表面均为凹型圆弧面（12）。

3.根据权利要求2所述加强水跃消能的消力池结构，其特征在于：所述趾坎（5）的凹型圆弧面（12）上游边与泄槽底板（1）相切，趾坎（5）的凹型圆弧面（12）下游边与消力池底板（3）之间设有高度差ΔH。

4.根据权利要求2所述加强水跃消能的消力池结构，其特征在于：所述消能坎（8）和尾坎（10）的凹型圆弧面（12）上游边与消力池底板（3）相切，消能坎（8）和尾坎（10）的凹型圆弧面（12）下游边与消力池底板（3）之间设有高度差ΔH。

5.根据权利要求1所述加强水跃消能的消力池结构，其特征在于：所述边墙贴角（9）和出口贴角（11）的斜边均为凹型圆弧面（12）。

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