CN219260934U - 一种分布消能块的简易水闸消力池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种分布消能块的简易水闸消力池结构，包括水平段、斜坡段、消力池底板、以及尾坎，所述斜坡段的顶端和水平段连接，所述斜坡段的底端与消力池底板的一端连接，所述消力池底板的另一端与所述尾坎的底端连接，所述消力池底板上间隔分布有若干个消能块；沿水流的方向上，所述消能块的尺寸均匀减小。本实用新型在消力池底板上均匀分布有若干个三棱锥体的消能块，首先避免水流直接冲击河床，保证了河床两侧堤岸的稳定性；设置消能块使水流在前进的方向上不断被分散，并且水流水跃间相互交汇剪切，增强了水流间的紊动、撞击、摩擦，提高消力池的消能效率，减小消力池临底流速，缩短消力池的设计长度，节省消力池的开挖量和投资成本。

Description

一种分布消能块的简易水闸消力池结构

技术领域

本实用新型涉及水利工程设备技术领域，特别是涉及一种分布消能块的简易水闸消力池结构。

背景技术

目前，随着我国山区性河流水力资源的逐步开发，我国水电工程建设事业发展进入了高潮阶段，尤其是在西部山区修建了大量的中小型水电站。天然河道中的水流一般多属于缓流，单宽流量沿河宽方向的分布较均匀。但当河道中修建了坝、闸等泄水建筑物后，河道中流动条件发生了较大变化，下泄水流(比未建坝前的水流)流速大，水流能量大，对下游河床具有较大破坏力。这个问题在实际工程中如果解决不好，不仅将在下游河床产生严重的冲刷、河道淤积，而且会造成恶劣的流态，影响枢纽中其他建筑物的正常运行，甚至会危及大坝的安全。因此，采取有效的工程措施，人为地控制泄水建筑物下游水流的衔接与消能，以确保建筑物的安全是十分必要的。

现有技术中常见的消能工型式为在泄水建筑物下游人工设置消力池。其消能机理为：通过在消力池中形成水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面漩滚水流与底部主流间的强烈紊动、剪切和混掺作用。例如现有技术中公布号CN101831891A公开了一种水电站岸坡-自然消力池联合消能方法，在斜坡上设置有多个消力墩，通过多个消力墩使水流分散并且分散后的水流在岸坡上相互碰撞掺气摩擦然后与后排消力墩发生碰撞进行消能，但上述专利中的消力池采用冲刷出来的自然消力池，虽然消力墩进行了初步的消力，但是长期下来冲刷出的自然消力池依然会不断变大，影响河道岸坡的稳定性。

采用修建消力池进行消能的方式，往往具有流态稳定、消能效果较好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，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。水流出闸门后收缩区消力池平底光滑，主流动能未经消除，主流在水跃区的紊动、内外摩擦不充分。因此，现有技术中的消力池还是不够完善，有待进一步提高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种分布消能块的简易水闸消力池结构，用于解决现有技术中消力池邻底流速大、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、以及消力池平底光滑、内外摩擦不充分等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种分布消能块的简易水闸消力池结构，包括水平段、斜坡段、消力池底板、以及尾坎，所述斜坡段的顶端和水平段连接，所述斜坡段的底端与消力池底板的一端连接，所述消力池底板的另一端与所述尾坎的底端连接，所述消力池底板上间隔分布有若干个消能块；沿水流的方向上，所述消能块的尺寸均匀减小。

优选的，所述消能块为三棱锥体，所述消能块同时沿水流方向和垂直水流方向间隔分布在消力池底板上。

优选的，三棱锥体的消能块的四个端点，底部的三个端点在消力池底板的顶面上构成等腰三角形，另一端点高于消力池底板的顶面。

优选的，所述消能块底面等腰三角形的底边与水流方向垂直，消能块底面等腰三角形的顶角处于水流的上游、两个底角处于水流的下游。

优选的，所述消能块沿垂直水流的方向均布在消力池底板上、且同一条垂直水流方向线上的消能块的尺寸相同。

优选的，所述消能块为混凝土材质。

如上所述，本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构，具有以下有益效果：

本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构，在消力池底板上均匀分布有若干个三棱锥体的消能块，首先避免水流直接冲击河床，保证了河床两侧堤岸的稳定性；设置消能块使水流在前进的方向上不断被分散，并且水流水跃间相互交汇剪切，增强了水流间的紊动、撞击、摩擦，达到了更好的消能效果，提高消力池的消能效率，减小消力池临底流速，缩短消力池的设计长度，节省消力池的开挖量和投资成本。

附图说明

图1是本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构的俯视图；

图2是本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构的剖视图；

图3是本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构的空间结构图。

附图标记说明：

1、水平段；2、斜坡段；3、消力池底板；4、尾坎；5、消能块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-图3所示，本实用新型提供一种分布消能块的简易水闸消力池结构，包括水平段1、斜坡段2、消力池底板3、以及尾坎4，斜坡段2的顶端和水平段1连接，斜坡段2的底端与消力池底板3的左端连接，消力池底板3的右端与尾坎4的底端连接，消力池底板3上间隔分布有若干个消能块5；沿水流的方向上，消能块5的尺寸均匀减小。

本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构，在消力池底板3上均匀设置有若干个消能块5，并且沿水流的方向上消能块5的尺寸均匀减小。也即当水流沿水平段1、斜坡段2流到消力池底板3上时，水流会先和尺寸较大的消能块5碰撞，在碰撞过程中，水流被不断分散，并且出现水跃间相互交汇剪切，增强了水流间的紊动、撞击、摩擦，水流的动力被不断的抵消，进而消能块5的尺寸也相应的减小，减少消力池的临池底流速，缩短消力池的设计长度。

优选的，如图1、图3所示，消能块5为三棱锥体，消能块5同时沿水流方向和垂直水流方向间隔分布在消力池底板3上。进一步的，在如图2中所示，水流的方向为从左向右流动，即水流依次沿水平段1→斜坡段2→消力池底板3流动。垂直水流的方向即消力池底板3的宽度方向，即图2中纸张的正面和背面的方向。

优选的，如图1所示，三棱锥体的消能块5的四个端点，底部的三个端点在消力池底板3的顶面上构成等腰三角形，剩余的一个端点高于消力池底板3的顶面。

进一步的，如图1所示，消能块5底面等腰三角形的底边与水流方向垂直，消能块5底面等腰三角形的顶角处于水流的上游、两个底角处于水流的下游。在本实施例中，当消能块5底面等腰三角形的底边与水流方向垂直时，三棱锥体消能块5的一条棱边正对水流方向，便于将水流分散，使水流出现水跃间相互交汇剪切，便于增大水流间的紊动、撞击、摩擦，使水流的动力能够快速被抵消。

优选的，如图1、图3所示，消能块5沿垂直水流的方向均布在消力池底板3上、且同一条垂直水流方向线上的消能块5的尺寸相同。在本实施例中，垂直水流的方向即为沿消力池底板3宽度的方向，也即图1中纸张的上方向和下方向。

进一步的，如图1、图3所示，本实施例中的消能块5在水流的方向上(即消力池底板3的长度方向上)设置有10排，在垂直水流的方向上(即消力池底板3的宽度方向上)设置有9排，并且沿水流方向上相邻两排的消能块5之间通过间隙设置(即第二排的消能块5设置在第一排相邻的两个消能块5的间隙之间)，便于更好的分散水流。

优选的，消能块5为混凝土材质。进一步的，在本实施例中，水平段1、斜坡段2、消力池底板3、以及尾坎4为混凝土材质，上述的各部件可以采用现场浇筑的方式，也可以采用提前预制好然后现场安装的方式。

进一步的，在本实施例中，尾坎4的高度大于消力池底板3的厚度，即当水流沿消力池底板3冲击在尾坎4上，尾坎4会对水流产生一个阻挡力。

本实用新型涉及的分布消能块的简易水闸消力池结构的工作原理如下：水流从水平段1沿斜坡段2冲击而下，水流与三棱锥体的消能块5发生碰撞；三棱锥体消能块5的一条棱边正对水流的冲击然后将水流沿棱边的两侧分散开，分散开的水流会依次与下游的三棱锥体消能块5的棱边发生碰撞，然后水流被不断的分散，并且在被分散的过程中出现水跃间的相互交汇剪切掺入空气，水流间的紊动、撞击、摩擦增大与水流自身的动力进行抵消，被消能块5消能的水流最终撞击在尾坎4上，完成对水流的消能，可降低消力池底板3的脉动压力，避免底板破坏，提高消力池的消能效率，缩短常规消力池的长度及深度。解决了现有技术中消力池邻底流速大、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、以及消力池平底光滑、内外摩擦不充分等技术问题。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：包括水平段(1)、斜坡段(2)、消力池底板(3)、以及尾坎(4)，所述斜坡段(2)的顶端和水平段(1)连接，所述斜坡段(2)的底端与消力池底板(3)的一端连接，所述消力池底板(3)的另一端与所述尾坎(4)的底端连接，所述消力池底板(3)上间隔分布有若干个消能块(5)；沿水流的方向上，所述消能块(5)的尺寸均匀减小。

2.根据权利要求1所述的分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：所述消能块(5)为三棱锥体，所述消能块(5)同时沿水流方向和垂直水流方向间隔分布在消力池底板(3)上。

3.根据权利要求2所述的分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：三棱锥体的消能块(5)有四个端点，底部的三个端点在消力池底板(3)的顶面上构成等腰三角形，另一端点高于消力池底板(3)的顶面。

4.根据权利要求3所述的分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：所述消能块(5)底面等腰三角形的底边与水流方向垂直，消能块(5)底面等腰三角形的顶角处于水流的上游、两个底角处于水流的下游。

5.根据权利要求2所述的分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：所述消能块(5)沿垂直水流的方向均布在消力池底板(3)上、且同一条垂直水流方向线上的消能块(5)的尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的分布消能块的简易水闸消力池结构，其特征在于：所述消能块(5)为混凝土材质。

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