CN217710603U - 一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，在水流偏向一侧所在底孔消力池的侧边墙处设置直三棱柱结构型式的折流器，来促进消力池进口处偏向消力池边墙的主流向另一侧扩散，同时，在折流器下游处设置跌坎，使水流脱离消力池底板束缚，下表面变为自由面，使得主流扩散均匀所需的距离减少，显著增加消力池有效消能区域，并减弱池内回流。本实用新型结构简单，效果显著，试验结果表明本底孔消力池的水流入池后，能迅速扩散均匀，流动平顺，消能充分，池内回流显著减弱。

Description

一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程技术领域，具体涉及一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池。

背景技术

消力池是一种传统的底流消能方式，通过促使来流在泄水建筑物下游产生底流式水跃，让下泄急流迅速变为缓流从而达到消能的目的。

当底孔消力池来流沿消力池中心流入，水流入池后迅速扩散均匀，流动平顺，消能效果好，池内回流较小。但某些工程，因枢纽布置和地形条件限制，底孔消力池来流为非对称入流，即来流偏在消力池左侧或右侧，而不在消力池中间。这种非对称入流底孔消力池，因水流偏向一侧，池内易发生大范围回流的不利流态，导致消力池发生破坏。

实用新型内容

本实用新型提出一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，主要用于减弱消力池内的回流，促使水流进入消力池后尽快扩散均匀和流动平顺，并提高消能效果。

本实用新型采用如下技术方案：

一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，底孔消力池前接放空排沙孔，该放空排沙孔与导流底孔平行布置，所述消力池来流为非对称入流。在消力池来流为非对称入流的情况下，针对入池偏流导致的池内回流问题，本实用新型在放空排沙孔出水口处的底孔消力池侧边墙设置有一个侧向折流器，侧向折流器竖向设置于水流偏向一侧所在侧边墙处，侧向折流器为直三棱柱结构；直三棱柱的端面为直角三角形ABC，其中直角边AB与底孔消力池边墙重合，直角边BC与底孔消力池边墙垂直，直角边AB与斜边AC之间的夹角为α₁；在放空排沙孔出水口处的底孔消力池底板上设置跌坎，跌坎使放空排沙孔底板与底孔消力池上游底板的顶端的高度差为c，c为跌坎的高度，从放空排沙孔流入的水流先经过侧向折流器，再经过跌坎流向底孔消力池。

本实用新型的侧向折流器设置在水流偏向一侧所在边墙，位置在底孔消力池进口处、放空排沙孔出水口处，折流器为直三棱柱型式，跌坎设置在折流器下游处。

经实施例证明，放空排沙孔出流经过侧向折流器和跌坎后，形成偏向消力池中心的射流，将入流方向向消力池中央调整，使水流入池后迅速扩散均匀，平顺流动，显著减弱消力池内的回流。

作为优选实施例，直角边AB与斜边AC之间的夹角α₁＝9°，直角边AB的长度b＝1.5m，直三棱柱的高度为h＝4.72m。

直角边AB与斜边AC之间的夹角α₁可选范围为9°～25°，直角边AB的长度b可选范围为1.0m～2.0m，侧向折流器高度h需高于来流水深(即放空排沙孔高度)，按照水利工程设计规范，为来流水深的1.05～1.10倍。侧向折流器的结构特征参数可根据工程实际情况选定。

进一步作为优选实施例，跌坎的高度c＝1.0m。所述跌坎高度可选范围为1.0m～1.5m，此为侧向折流器有效工作区间，跌坎的结构特征参数可根据工程实际情况选定。

经实施例试验结果证明，在上述折流器和跌坎的结构特征参数下，射流落在消力池中心附近，并迅速扩散均匀。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型在水流偏向一侧所在底孔消力池的侧边墙处设置直三棱柱结构型式的折流器，来促进消力池进口处偏向消力池边墙的主流向另一侧扩散，同时，在折流器下游处设置跌坎，使水流脱离消力池底板束缚，下表面变为自由面，使得主流扩散均匀所需的距离减少，显著增加消力池有效消能区域，并减弱池内回流。本实用新型结构简单，效果显著，试验结果表明本实用新型的水流入池后能迅速扩散均匀，流动平顺，消能充分，池内回流显著减弱。

本实用新型能改善消力池内的回流，促使水流进入消力池后，尽快扩散均匀，提高消能效果的目的。

附图说明

图1是对比例1中非对称入流底孔消力池的平面布置图；

图2是对比例1中非对称入流底孔消力池的剖面图；

图3是对比例1中非对称入流底孔消力池内流态照片；

图4是实施例1中非对称入流底孔消力池的平面布置图；

图5是实施例1中非对称入流底孔消力池的剖面图；

图6是实施例1中非对称入流底孔消力池内流态照片；

图7是实施例2中非对称入流底孔消力池的平面布置图；

图8是实施例2中非对称入流底孔消力池的剖面图；

图9是实施例2中非对称入流底孔消力池的照片；

图10是实施例2中非对称入流底孔消力池内流态照片；

图11是实施例2非对称入流底孔消力池的三维结构示意图。

具体实施方式

下面结合3个工程实施例对本实用新型进行更为详细的叙述说明。

对比例1

某水电工程放空排沙孔布置于溢流坝段右侧，主要用于水库放空和水库排沙。如图1-3所示，放空排沙孔1与导流底孔2平行布置，放空排沙孔后接底孔消力池3，底孔消力池3上游底板为楔形斜坡。导流底孔后期封堵，放空排沙孔位于消力池右侧，因此放空排沙孔出流紧贴消力池右边墙流入底孔消力池中，为典型的非对称入流底孔消力池。

对比例1对应的工程原型见图1和2，消力池断面为矩形，池长L＝75.0m，边墙高d＝14.0m，池宽B＝11.0m。工程试验工况均为校核洪水工况：来流量295.2m³/s，放空排沙孔1工作水头43.0m。

采用上述工程的几何比尺为1:30的物理模型，验证本实用新型的有效性。其模型试验流态如图3所示，放空排沙孔1出流在底孔消力池右半侧，直尺测量可得，非对称入流中心偏离消力池中心线3m，主流扩散均匀所需的距离为27m，池内有较强回流，回流区长度为27m。

实施例1

如图4、5所示，本实施例在对比例1的基础上，仅在放空排沙孔1出水口处的底孔消力池3右侧边墙设置了一个侧向折流器4，侧向折流器为直三棱柱结构，直三棱柱的端面为直角三角形ABC，其中直角边AB与底孔消力池3边墙重合，直角边BC与底孔消力池3边墙垂直，直角边AB与斜边AC之间的夹角为α₁＝9°，直角边AB的长度b＝1.5m，直三棱柱的高度为h＝4.72m。

图6是实施例1的底孔消力池内水流流动照片，由图中水流形态可以看出，设置侧向折流器后并未促进主流扩散，与对比例1相比，主流扩散均匀所需的距离并未减少，直尺测量可得，主流扩散均匀所需的距离为28m，非对称入流偏离消力池中心2.7m，池内回流仍较强，回流区长度为28m，表明在底孔消力池3右边墙仅设置侧向折流器并不能有效促使主流扩散。

实施例2

如图7-9所示，本实施例在实施例1的基础上，在放空排沙孔1出水口处的底孔消力池底板上设置跌坎5，跌坎使放空排沙孔1底板与底孔消力池3上游底板的顶端的高度差为c，底孔消力池3上游底板为楔形斜坡，c为跌坎5的高度，此处c＝1.0m，跌坎设置在折流器下游处，与折流器在同一立面。从放空排沙孔流入的水流先经过侧向折流器，再经过跌坎流向底孔消力池3，本实施例的侧向折流器结构尺寸与实施例1相同。

图10是实施例2的底孔消力池内水流流态照片，放空排沙孔出流经过侧向折流器和跌坎后，形成偏向消力池中心的射流，射流落在底孔消力池3中心附近，并迅速扩散均匀，直尺测量可得，主流扩散均匀所需的距离为10m。试验结果表明，设置侧向折流器和跌坎后削弱了底孔消力池内回流，有效促使主流扩散，提高消能效果。放空排沙孔出流经侧向折流器后，促进底孔消力池进口处紧贴消力池右边墙的主流向左扩散，此时进入消力池的水流平顺，池内回流显著减弱，说明本实施例改善了非对称入流底孔消力池内不利流态，具有良好的消能效果。

Claims (3)

1.一种能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，底孔消力池前接放空排沙孔，该放空排沙孔与导流底孔平行布置，其特征在于，在放空排沙孔出水口处的底孔消力池侧边墙设置有一个侧向折流器，侧向折流器竖向设置于水流偏向一侧所在侧边墙处，侧向折流器为直三棱柱结构；

直三棱柱的端面为直角三角形ABC，其中直角边AB与底孔消力池边墙重合，直角边BC与底孔消力池边墙垂直，直角边AB与斜边AC之间的夹角为α₁；

在放空排沙孔出水口处的底孔消力池底板上设置跌坎，跌坎使放空排沙孔底板与底孔消力池上游底板的顶端高度差为c，c为跌坎的高度，从放空排沙孔流入的水流先经过侧向折流器，再经过跌坎流向底孔消力池。

2.根据权利要求1所述的能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，其特征在于，直角边AB与斜边AC之间的夹角α₁＝9°，直角边AB的长度b＝1.5m，直三棱柱的高度为h＝4.72m。

3.根据权利要求1所述的能改善池内回流的非对称入流底孔消力池，其特征在于，跌坎的高度c＝1.0m。

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