CN216474888U - 一种消能防冲结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水利水电工程技术领域，具体提供了一种消能防冲结构，包括导流洞，所述导流洞的出口段底部开设有防冲齿槽，所述消能防冲结构还包括明渠、消能坎、防冲海漫和导墙，导墙包括左侧导墙和右侧导墙，导流洞的出口连接明渠的前端面，明渠的后端面通过消能坎连接防冲海漫，明渠的左侧面连接左侧导墙，明渠的右侧面连接右侧导墙，解决了导流洞出口基岩出露较少时，导流洞出口后移造成的出口边坡高度大、施工工期长、投资大的问题，缩短了工期和减少了工程投资，同时保证消能防冲效果，具有显著的技术经济效益。

Description

一种消能防冲结构

技术领域

本实用新型属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种消能防冲结构。

背景技术

水利水电工程导流洞出口消能防冲问题较难解决，需在出口修建消力池或消能坎，当遇到导流洞出口基岩出露较少时，水流方向不能形成有效长度的消力区，为解决此问题，一般采取导流洞出口往山里平移，为消能区提供空间，如此则容易造成出口边坡开挖高度增大，投资及工期增加等问题。因此，需要一种新的消能防冲结构，解决在出口基岩条件受限情况下消能防冲与出口边坡的矛盾，以缩短工期和工程投资，同时保证消能防冲效果。

申请号为CN201610894674.X，申请日为2016年10月13日的中国专利文献公开了一种水利工程中底流消能的消能防冲结构，包括在上游多孔闸室段设置的闸墩，在下游翼墙设置的下游翼墙加固体；所述下游翼墙加固体为一段贴合下游翼墙设置的墙体；所述闸墩尾部设置消力池；所述消力池的前段设置分隔墙，所述分隔墙连接边孔闸墩尾部并与所述消力池底板垂直相交。消除了因主流受下游翼墙加固体边界挤压而产生不良水流流态，均化闸下水流流速分布，降低了河床最大流速，减轻闸下冲刷的作用，保证了闸下河道、堤防的安全，且结构简单，可推广使用。

申请号为CN201720008178.X，申请日为2017年1月5日的中国专利文献公开了一种用于大坝的组合型消能防冲结构，包括大坝本体，所述大坝本体的上端面设有若干个缺口，所述缺口的前端沿大坝本体斜面开设有S形槽，所述S形槽的面上一体设有若干个石墩，所述石墩的侧面由上端的一个矩形面和左右两个对称曲面组成，所述下排石墩于S形槽表面下部设有若干阶梯，所述大坝本体于阶梯下方为平缓段，所述平缓段于阶梯一侧设有若干个挡柱，所述平缓段的另一端设有拦流墙，所述拦流墙上从上到下设有一排椭圆形导流孔和一排圆形导流孔。解决现有的消能防冲的大坝一般结构单一，消能防冲效果不佳的问题。

申请号为201720579082.9，申请日为2017年5月23日的一种泄洪闸消能防冲结构，解决了现有泄洪闸结构的消能不稳定、填埋松散体长期受到水流的冲刷导致闸坝安全性降低等问题。

上述专利文献均没有解决水利水电工程导流洞在出口基岩条件受限情况下，消能防冲与出口边坡的矛盾，延长工期和增加工程投资，且不能同时保证消能防冲效果。

实用新型内容

本实用新型提供的一种消能防冲结构目的是克服现有技术中导流洞出口基岩出露较少时，导流洞出口后移造成的出口边坡高度大、施工工期长、投资大的问题。

为此，本实用新型提供了一种消能防冲结构，包括导流洞，所述导流洞的出口段底部开设有防冲齿槽，所述消能防冲结构还包括明渠、消能坎、防冲海漫和导墙，导墙包括左侧导墙和右侧导墙，导流洞的出口连接明渠的前端面，明渠的后端面通过消能坎连接防冲海漫，明渠的左侧面连接左侧导墙，明渠的右侧面连接右侧导墙。

优选的，所述消能防冲结构还包括止水连接件，防冲齿槽和明渠的底板之间通过止水连接件连接。

优选的，所述明渠为扩散式明渠。

优选的，所述明渠的左侧或右侧靠山，明渠的左侧或右侧靠河；明渠的靠山侧扩散角为0～7°，明渠的靠河侧扩散角为7°～30°。

优选的，所述消能坎的后端面为弧面型。

优选的，所述消能坎的高度为导流洞洞身高度的1/4～1/3。

优选的，所述消能坎的底部开设有消能防冲齿槽。

优选的，所述防冲齿槽的深度比明渠的底板深。

优选的，所述消能坎的弧形半径为靠河侧的导墙长度的1～1.5倍。

优选的，所述消能坎的厚度小于靠河侧的导墙厚度。

优选的，所述靠山侧的导墙长度大于靠河侧的导墙长度。

优选的，所述防冲海漫材料为钢筋石笼、大块石、合金网兜中的一种。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供的这种消能防冲结构，通过导流洞的出口段底部开设有防冲齿槽，提高洞身结构的安全性；

2、本实用新型提供的这种消能防冲结构，通过扩散式明渠，使得明渠水流在消能坎前进行充分扩散消能，提高坎前水流消能率；

3、本实用新型提供的这种消能防冲结构，消能坎的后端面为弧面型，弧形结构使水流进一步被分散，单宽及流速进一步降低，坎后防冲难度降低；同时适应了导流洞出口靠山侧基岩出露多、靠河侧基岩出露少的地质情况，解决了为了给消能区布置预留空间而将出口后移，从而造成出口边坡高度大、施工工期长、投资大的问题；

4、本实用新型提供的这种消能防冲结构，消能坎的下游设置防冲海漫,由于水流出坎后，水流流态紊乱，水流跌落、掺气、翻滚，防冲海鳗可有效提高坎后底板的防冲性能，避免水流淘刷坎脚，作为消能坎与下游河道的过渡区，以进一步平顺水流，确保防护效果；

5、本实用新型提供的这种消能防冲结构，将明渠3的靠山侧扩散角设置为0～7°，明渠3的靠河侧扩散角设置为7°～30°。通过该设置，使得靠山侧扩散角较小，可以减少边坡开挖高度和工程量，靠河侧扩散角较大，可以尽快扩散水流，降低流速，同时有利于水流消能完成后尽快让水流归槽(河床)。

6、本实用新型提供的这种消能防冲结构，使靠山侧的导墙长度大于靠河侧的导墙长度；确保靠山侧采用较长的导墙，可有效提高岸坡的抗冲性能，保证岸坡稳定；靠河侧采用较短的导墙，可将水流导向主河床，减少防护工程量。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1是消能防冲结构的俯视图；

图2是消能防冲结构的正视图。

附图标记说明：1、导流洞；2、防冲齿槽；3、明渠；4、消能坎；5、防冲海漫；6、左侧导墙；7、右侧导墙；8、止水连接件。

具体实施方式

实施例1：

如图1和2所示，一种消能防冲结构，包括导流洞1，所述导流洞1的出口段底部开设有防冲齿槽2，所述消能防冲结构还包括明渠3、消能坎4、防冲海漫5和导墙，导墙包括左侧导墙6和右侧导墙7，导流洞1的出口连接明渠3的前端面，明渠3的后端面通过消能坎4连接防冲海漫5，明渠3的左侧面连接左侧导墙6，明渠3的右侧面连接右侧导墙7。

导流洞1水流在洞内为有压流，出洞后变为明流急流，出口洞身段为水流过渡区，流态紊乱、流速大，需要重点防护，通过导流洞1的出口段底部开设有防冲齿槽2，提高洞身结构的安全性；消能坎4的下游设置防冲海漫5,作为消能坎4与下游河道的过渡区，以进一步平顺水流，确保防护效果；左侧导墙6用于防护靠山侧岸坡，右侧导墙7用于防护靠河侧岸坡及下游围堰；同时，左侧导墙6、右侧导墙7与消能坎4共同组成消力池。

本实施例提供的消能防冲结构，解决了出口基岩条件受限情况下消能防冲与出口边坡的矛盾，缩短了工期，减少了工程投资，同时保证消能防冲效果，具有显著的技术经济效益。

实施例2:

在实施例1的基础上，所述消能防冲结构还包括止水连接件8，防冲齿槽2和明渠3的底板之间通过止水连接件8连接。

止水连接件8主要目的是增加消能坎底板与导流洞洞身底板的整体连接性，同时避免出口高流速水流进入消能坎底板，对底板造成破坏。

优选的，所述止水连接件8采用钢筋和止水材料。

实施例3:

在实施例2的基础上，所述明渠3为扩散式明渠。

出洞后水流流速大、单宽大，为降低明渠内流速，通过扩散式明渠，使得明渠水流在消能坎前进行充分扩散消能，提高坎前水流消能率。

优选的，所述明渠3的左侧或右侧靠山，明渠3的左侧或右侧靠河；明渠3的靠山侧扩散角为0～7°，明渠3的靠河侧扩散角为7°～30°。

靠山侧扩散角较小，可以减少边坡开挖高度和工程量，靠河侧扩散角较大，可以尽快扩散水流，降低流速，同时有利于水流消能完成后尽快让水流归槽(河床)。

实施例4:

在实施例3的基础上，所述消能坎4的后端面为弧面型。

弧面型相较于常规的直线型，有两个优点：1适应了导流洞出口靠山侧基岩出露多、靠河侧基岩出露少的地质情况，解决了为了给消能区布置预留空间而将出口后移，从而造成出口边坡高度大、施工工期长、投资大的问题；2采用弧面型消能坎使出坎水流宽度变大，水流被分散，单宽及流速降低，坎后防护难度降低。

优选的，所述弧面型为向外凸的弧面型；向外凸的弧面型尽可能增大水流宽度，以及分散水流。

优选的，所述弧形为椭圆弧、圆弧、抛物线、指数曲线性中一种；根据实际需要进行选择，适应性好。

优选的，所述消能坎4的高度为导流洞1洞身高度的1/4～1/3。在不影响导流洞泄流能力的前提下，如此设置尾坎高度可以增加出口水深，增加消能率，减少坎后防护难度。

优选的，所述消能坎4的底部开设有消能防冲齿槽；可以提高消能坎的抗冲稳定性。

优选的，所述消能防冲齿槽的齿槽深度为3m～6m；即可满足抗冲刷需要，又降低施工难度。

优选的，所述防冲齿槽2的深度比明渠3的底板深，主要目的是提高末端尾坎的抗冲新能。

优选的，所述防冲齿槽2的水流方向长度为3m～5m，防冲齿槽2的深度比明渠3的底板深0.5m～2m。主要目的是提高末端尾坎的抗冲性能。

优选的，所述消能坎4的弧形半径为靠河侧的导墙长度的1～1.5倍，可有效增加出水口宽度，减小单宽及流速。

优选的，所述防冲齿槽2为钢筋混凝土结构，可有效提高其结构稳定性。

实施例5:

优选的，所述靠山侧的导墙长度大于靠河侧的导墙长度；

靠山侧采用较长的导墙，可有效提高岸坡的抗冲性能，保证岸坡稳定；靠河侧采用较短的导墙，可将水流导向主河床，减少防护工程量。

优选的，所述防冲海漫5材料为钢筋石笼、大块石、合金网兜中的一种。

水流出坎后，水流流态紊乱，水流跌落、掺气、翻滚，该材料的防冲海鳗可有效提高坎后底板的防冲性能，避免水流淘刷坎脚。

本实用新型的消能防冲结构的应用方法为：导流洞1水流在洞内为有压流，出洞后变为明流(急流)，出口洞身段为水流过渡区，流态紊乱、流速大，需要重点防护，在洞身出口段设防冲齿槽2；出洞后水流流速大、单宽大，为降低明渠内流速，采用扩散式明渠3，让水流充分在消能坎4前进行扩散、消能，以降低水流流速；经过坎前扩散消能后的水流再经消能坎4，使水流进一步被分散，单宽及流速进一步降低，坎后防冲难度降低；在消能坎4下游设置防冲海漫5,作为消能坎4与下游河道的过渡区，以进一步平顺水流，确保防护效果。

本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“右”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消能防冲结构，包括导流洞(1)，其特征在于：所述导流洞(1)的出口段底部开设有防冲齿槽(2)，所述消能防冲结构还包括明渠(3)、消能坎(4)、防冲海漫(5)和导墙，导墙包括左侧导墙(6)和右侧导墙(7)，导流洞(1)的出口连接明渠(3)的前端面，明渠(3)的后端面通过消能坎(4)连接防冲海漫(5)，明渠(3)的左侧面连接左侧导墙(6)，明渠(3)的右侧面连接右侧导墙(7)。

2.如权利要求1所述的消能防冲结构，其特征在于：所述消能防冲结构还包括止水连接件(8)，防冲齿槽(2)和明渠(3)的底板之间通过止水连接件(8)连接。

3.如权利要求1所述的消能防冲结构，其特征在于：所述明渠(3)为扩散式明渠。

4.如权利要求3所述的消能防冲结构，其特征在于：所述明渠(3)的左侧或右侧靠山，明渠(3)的左侧或右侧靠河；明渠(3)的靠山侧扩散角为0～7°，明渠(3)的靠河侧扩散角为7°～30°。

5.如权利要求1所述的消能防冲结构，其特征在于：所述消能坎(4)的后端面为弧面型。

6.如权利要求5所述的消能防冲结构，其特征在于：所述消能坎(4)的高度为导流洞(1)洞身高度的1/4～1/3。

7.如权利要求5所述的消能防冲结构，其特征在于：所述消能坎(4)的底部开设有消能防冲齿槽。

8.如权利要求1所述的消能防冲结构，其特征在于：所述防冲齿槽(2)的深度比明渠(3)的底板深。

9.如权利要求4所述的消能防冲结构，其特征在于：所述消能坎(4)的弧形半径为靠河侧的导墙长度的1～1.5倍。

10.如权利要求9所述的消能防冲结构，其特征在于：所述靠山侧的导墙长度大于靠河侧的导墙长度。

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