CN216041030U - 一种混合式消能坝 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种混合式消能坝，涉及水流消能的技术领域，包括坝体，所述坝体的横截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，所述坝体具有斜坡的一侧设置有用于对水流进行初步消能的截流堤，所述截流堤的中部开设有若干对冲引流孔，两个所述对冲引流孔为一组，同一组中的两所述对冲引流孔的轴线沿水流方向逐渐靠近设置，所述坝体具有斜坡的另一侧设置有用于缓冲水流的下落缓冲堤，所述下落缓冲堤的顶面低于所述坝体的顶面。本申请通过截流堤的设置，使得上游水在进入坝体前经过对冲引流孔，水流在对冲引流孔的引导下进行撞击消能，能够大量减少上游水在进入坝体前的动能，从而减少水流对坝体的伤害。

Description

一种混合式消能坝

技术领域

本申请涉及水流消能的技术领域，尤其是涉及一种混合式消能坝。

背景技术

消能工是消除泄水建筑物或落差建筑物下泄急流的多余动能，防止或减轻水流对水工建筑物及其下游河渠等的冲刷破坏而修建的工程设施。

消能工的目的是为了消耗、分散水流的能量，消能工的功能常通过以下方面的综合作用而实现：水流内部的紊动扩散和摩擦、水流与边壁的摩擦与碰撞、水流在空气中的扩散以及与空气的强烈掺混等，消能工的实质是促进水流的动能最终转变成热量而耗损，或使水流的动能分散以减弱对建筑物及河渠的破坏作用。

现有的消能坝大多只采用一种消能方式，通常利用底流、面流、挑流、收缩流消能，或者是沿程消能、自由跌落式消能、压力消能、孔板消能等其中一种方式进行消能。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：

现有的消能坝消能结构较为单一，由于水流有时会较大，有时会较小，当水流过大时，单一的消能方式就无法再满足所需的消能效果，水流可能会对坝体产生伤害，适用性较差。

实用新型内容

为了增强消能坝对大流量水流的消能效果，本申请提供一种混合式消能坝。

本申请提供的一种混合式消能坝采用如下的技术方案：

一种混合式消能坝，包括坝体，所述坝体的横截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，所述坝体具有斜坡的一侧设置有用于对水流进行初步消能的截流堤，所述截流堤的中部开设有若干对冲引流孔，两个所述对冲引流孔为一组，同一组中的两所述对冲引流孔的轴线沿水流方向逐渐靠近设置，所述坝体具有斜坡的另一侧设置有用于缓冲水流的下落缓冲堤，所述下落缓冲堤的顶面低于所述坝体的顶面。

通过采用上述技术方案，上游的水流从对冲引流孔中流过，由于每组的两个对冲引流孔的轴线沿水流的方向逐渐相互靠近，因此水流从对冲引流孔流出时，两股流出的水流会相撞，消除大量动能，从而达到对冲消能的效果；水流在坝体另一侧的下落过程中，水流向下流经下落缓冲堤，下落缓冲堤对水流起到一定的缓冲作用，消除部分由水流的重力势能转化而成的动能，从而达到跌落消能的效果，对冲消能与跌落消能相结合，能够对较大的水流也能有较好的消能效果。

可选的，所述坝体的梯形截面的一个斜坡与水平面呈60°夹角，另一个斜坡与水平面呈45°夹角，所述截流堤位于所述坝体呈60°夹角的一侧，所述下落缓冲堤位于所述坝体呈45°夹角的一侧。

通过采用上述技术方案，将45°夹角的斜坡作为上游，60°夹角的斜坡作为下游，坝体会比较耐冲刷，从而减小水流对坝体的损坏。

可选的，所述截流堤与所述坝体间设置有缓流堤，所述缓流堤的两侧分别与所述截流堤和所述坝体间距设置，所述缓流堤的顶部低于所述截流堤和所述坝体的顶部。

通过采用上述技术方案，水流通过截流堤的对冲引流孔后，被缓流堤阻拦，直至水面漫过缓流堤的顶部后，继续向坝体前进，当水流比较急、动能比较大的时候，这一阻拦过程，能够平复水流，使水流进入坝体前能够较为平缓。

可选的，所述截流堤靠近所述缓流堤的一面固定连接有若干加强筋，若干所述加强筋沿所述截流堤的长度方向排列，且所述加强筋的顶面低于所述对冲引流孔内壁的底面。

通过采用上述技术方案，由于截流堤位于上游处，水流会冲击截流堤远离坝体的一面，因此在截流堤背向水流冲击的一面设置加强筋，以稳固截流堤的结构。

可选的，所述下落缓冲堤远离所述坝体的一侧设置有引流堤，所述引流堤的顶面低于所述下落缓冲堤的顶面。

通过采用上述技术方案，下落缓冲堤的顶面低于坝体的顶面，引流堤的顶面低于下落缓冲堤的顶面，使得坝体、下落缓冲堤和引流堤的高度呈阶梯状依次递减，从而在水流下落时进行多级缓冲，消能效果更好。

可选的，所述下落缓冲堤的顶部开设有第一蓄水槽，所述下落缓冲堤远离所述坝体的一端固定连接有用于围住水流的封口体，所述封口体顶面沿所述坝体的斜坡方向贯穿开设有若干排水槽。

通过采用上述技术方案，从坝体泄出的水流落入第一蓄水槽内，第一蓄水槽具有一定的蓄水能力，能够减小水流流出坝体时，在重力作用下向下冲刷可能对河床造成的破坏。

可选的，所述引流堤的顶部设置有第二蓄水槽，所述第二蓄水槽远离所述下落缓冲堤的一端侧壁贯穿开设有若干泄流槽。

通过采用上述技术方案，水从第一蓄水槽流出，落入第二蓄水槽，第二蓄水槽对水流进入下游河床前进行最后一步的缓冲。

可选的，所述泄流槽的内壁底面的高度低于或等于所述第二蓄水槽的内壁底面。

通过采用上述技术方案，水流落入第二蓄水槽中后，随即又从泄流槽中流出，第二蓄水槽仅起到缓冲的作用而不必蓄水，使得水流能及时排出。

可选的，所述第二蓄水槽靠近所述泄流槽的一端内壁固定连接有若干泄压缓冲块，每个所述泄压缓冲块位于两所述泄流槽之间，所述泄压缓冲块靠近所述下落缓冲堤的一端的横截面呈圆弧形。

通过采用上述技术方案，水流从第一蓄水槽流入第二蓄水槽中时，由于水流存在一定的动能，落下时会冲击在第二蓄水槽的侧壁上，因此设置泄压缓冲块，泄压缓冲块能够在水流冲击时，抵消一部分冲压在第二蓄水槽侧壁的压力。

可选的，所述坝体的中部沿垂直于斜坡的方向等距开设有若干泄流孔，所述泄流孔沿所述坝体的斜坡方向贯穿开设，所述泄流孔内壁的底部沿所述泄流孔的轴向固定连接有若干缓流块。

通过采用上述技术方案，水流在流经坝体的时候，从泄流孔中穿过，冲击到各个缓流块上，能够减缓水流速度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过截流堤的设置，使得上游水在进入坝体前经过对冲引流孔，水流在对冲引流孔的引导下进行撞击消能，能够大量减少上游水在进入坝体前的动能，减少水流对坝体的伤害；

2.通过缓流堤的设置，使得水流在经过截流堤后落在截流堤和缓流堤之间，水流在两者之间续满之后溢过缓流堤，这样水流在进入坝体前流速平缓，有保护坝体的作用；

3.通过下落缓冲堤和引流堤的设置，使得水流呈阶梯式下落，并且第一蓄水槽有一定的蓄水作用，通过溢流方式向下放水，这样在一定时间内流入下游河床的水流小于上游水进入坝体的水流。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图2是本申请的对冲引流孔剖视结构示意图。

图3是本申请的泄流孔结构示意图。

图4是本申请的缓流块剖视结构示意图。

附图标记说明：100、坝体；110、泄流孔；120、缓流块；200、截流堤；210、对冲引流孔；220、加强筋；300、下落缓冲堤；310、第一蓄水槽；320、封口体；321、排水槽；400、缓流堤；500、引流堤；510、第二蓄水槽；520、泄流槽；530、泄压缓冲块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种混合式消能坝，参照图1，包括截流堤200、缓流堤400、坝体100、下落缓冲堤300和引流堤500，坝体100的横截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，截流堤200和缓流堤400均设置于坝体100具有斜坡的一侧，且缓流堤400位于截流堤200和坝体100之间，缓流堤400的两侧分别与截流堤200和坝体100间距设置；下落缓冲堤300和引流堤500均设置于坝体100具有斜坡的另一侧，且下落缓冲堤300位于引流堤500和坝体100之间，坝体100、下落缓冲堤300和引流堤500依次连接且呈阶梯状下降。

截流堤200、缓流堤400、坝体100、下落缓冲堤300和引流堤500垂直于水流方向的长度均相等，且沿长度方向的端面均位于同一平面。

水流从上游的截流堤200流经缓流堤400，再进入消能坝内，每经过一处就会进行相应的消能，然后从下落缓冲堤300和引流堤500进行阶梯式缓冲下落，使得水流落到下游时，其能量已被大量消除。

坝体100的梯形截面的一个斜坡与水平面呈60°夹角，另一个斜坡与水平面呈45°夹角，截流堤200和缓流堤400均位于坝体100呈60°夹角的一侧，下落缓冲堤300和引流堤500均位于坝体100呈45°夹角的一侧。

截流堤200的截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，截流堤200靠近缓流堤400的一面竖直设置，截流堤200远离缓流堤400的一面倾斜设置。

参照图1和图2，截流堤200的中部沿水流方向贯穿开设有若干对冲引流孔210，在本实施例中，对冲引流孔210开设有四个，两个对冲引流孔210为一组，共有两组，同一组中的两个对冲引流孔210的轴线沿水流的顺流方向逐渐相互靠近设置，水流从对冲引流孔210流出时，两股流出的水流会相撞，消除大量动能，从而达到对冲消能的效果。

截流堤200靠近缓流堤400的一面固定连接有若干加强筋220，在本实施例中，加强筋220设置有十四个，十四个加强筋220沿截流堤200的长度方向排列，且加强筋220的顶面低于对冲引流孔210内壁的底面，以防阻挡水流。

缓流堤400的截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，缓流堤400的顶部低于截流堤200和坝体100的顶部。

水流通过截流堤200的对冲引流孔210后，被缓流堤400阻拦，水积蓄在缓流堤400和截流堤200的间隙中，直至水面漫过缓流堤400的顶部后，继续向坝体100前进。

参照图3和图4，坝体100的中部沿水流的方向贯穿开设有若干泄流孔110，在本实施例中，泄流孔110开设有三个，三个泄流孔110沿垂直于水流方向等距排列。每个泄流孔110内壁的底部沿轴向固定连接有若干缓流块120，缓流块120的宽度与泄流孔110内壁的宽度相契合，在本实施例中，每个泄流孔110内均设置有三个缓流块120，三个缓流块120沿泄流孔110的轴向等距排列。

水流在流经泄流孔110的时候，在泄流孔110内冲击到各个缓流块120上，减缓水流速度。

参照图1，下落缓冲堤300的顶部开设有第一蓄水槽310，第一蓄水槽310内壁远离坝体100的一端呈开口设置，第一蓄水槽310内壁远离坝体100的一端固定连接有封口体320，封口体320的长度小于第一蓄水槽310开口处的长度，封口体320顶面沿水流方向贯穿开设有若干排水槽321。

水流落入第一蓄水槽310后，在第一蓄水槽310内进行积蓄和缓冲，同时封口体320两侧的开口进行少量出水，待水面高至一定程度后，从排水槽321溢出。

引流堤500的顶部设置有第二蓄水槽510，第二蓄水槽510远离下落缓冲堤300的一端侧壁贯穿开设有若干泄流槽520，在本实施例中，泄流槽520开设有两个，泄流槽520的内壁底面的高度等于第二蓄水槽510的内壁底面。

第二蓄水槽510靠近泄流槽520的一端内壁固定连接有若干泄压缓冲块530，在本实施例中，泄压缓冲块530设置有三个，三个泄压缓冲块530与两个泄流槽520交错设置。泄压缓冲块530靠近下落缓冲堤300的一端的横截面呈圆弧形。

水流落入第二蓄水槽510中后，随即又从泄流槽520中流出，水流冲击在泄压缓冲块530上，抵消一部分冲压在第二蓄水槽510侧壁的压力。

本申请实施例一种混合式消能坝的实施原理为：

上游的水流首先从对冲引流孔210中流过，两股流出的水流产生相撞，消除大量动能， 然后被缓流堤400阻拦，储蓄至缓流堤400与截流堤200之间，直至水面漫过缓流堤400的顶部后，继续向坝体100前进。

水流在流经坝体100的时候，从泄流孔110中穿过，冲击到各个缓流块120上，进一步减缓水流速度。

从坝体100泄出的水流落入第一蓄水槽310内，在第一蓄水槽310内短暂储蓄后，落入第二蓄水槽510，呈阶梯式缓冲下落，在下落过程中，水流不断消能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合式消能坝，包括坝体（100），所述坝体（100）的横截面呈梯形，且上底边较短，下底边较长，其特征在于：所述坝体（100）具有斜坡的一侧设置有用于对水流进行初步消能的截流堤（200），所述截流堤（200）的中部开设有若干对冲引流孔（210），两个所述对冲引流孔（210）为一组，同一组中的两所述对冲引流孔（210）的轴线沿水流方向逐渐靠近设置，所述坝体（100）具有斜坡的另一侧设置有用于缓冲水流的下落缓冲堤（300），所述下落缓冲堤（300）的顶面低于所述坝体（100）的顶面。

2.根据权利要求1所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述坝体（100）的梯形截面的一个斜坡与水平面呈60°夹角，另一个斜坡与水平面呈45°夹角，所述截流堤（200）位于所述坝体（100）呈60°夹角的一侧，所述下落缓冲堤（300）位于所述坝体（100）呈45°夹角的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述截流堤（200）与所述坝体（100）间设置有缓流堤（400），所述缓流堤（400）的两侧分别与所述截流堤（200）和所述坝体（100）间距设置，所述缓流堤（400）的顶部低于所述截流堤（200）和所述坝体（100）的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述截流堤（200）靠近所述缓流堤（400）的一面固定连接有若干加强筋（220），若干所述加强筋（220）沿所述截流堤（200）的长度方向排列，且所述加强筋（220）的顶面低于所述对冲引流孔（210）内壁的底面。

5.根据权利要求2所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述下落缓冲堤（300）远离所述坝体（100）的一侧设置有引流堤（500），所述引流堤（500）的顶面低于所述下落缓冲堤（300）的顶面。

6.根据权利要求5所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述下落缓冲堤（300）的顶部开设有第一蓄水槽（310），所述下落缓冲堤（300）远离所述坝体（100）的一端固定连接有用于围住水流的封口体（320），所述封口体（320）顶面沿所述坝体（100）的斜坡方向贯穿开设有若干排水槽（321）。

7.根据权利要求6所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述引流堤（500）的顶部设置有第二蓄水槽（510），所述第二蓄水槽（510）远离所述下落缓冲堤（300）的一端侧壁贯穿开设有若干泄流槽（520）。

8.根据权利要求7所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述泄流槽（520）的内壁底面的高度低于或等于所述第二蓄水槽（510）的内壁底面。

9.根据权利要求8所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述第二蓄水槽（510）靠近所述泄流槽（520）的一端内壁固定连接有若干泄压缓冲块（530），每个所述泄压缓冲块（530）位于两所述泄流槽（520）之间，所述泄压缓冲块（530）靠近所述下落缓冲堤（300）的一端的横截面呈圆弧形。

10.根据权利要求1所述的一种混合式消能坝，其特征在于：所述坝体（100）的中部沿垂直于斜坡的方向等距开设有若干泄流孔（110），所述泄流孔（110）沿所述坝体（100）的斜坡方向贯穿开设，所述泄流孔（110）内壁的底部沿所述泄流孔（110）的轴向固定连接有若干缓流块（120）。

Images