一种淹没射流消能结构制造技术

本发明专利技术公开了一种淹没射流消能结构，包括多个并排设置的泄洪道，相邻的泄洪道之间设置挡水墙；所述多个并排设置的泄洪道下游末端间隔设置为向下倾斜的俯角段和与水平面平行的水平段；所述俯角段和所述水平段均与消力池连通。本发明专利技术极大地改善了消能效果，确保泄洪雾化影响最小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高坝泄洪消能的水利水电工程
,特别是高山峡谷地区，高水头、大流量水利枢纽的一种复式淹没射流消能结构。
技术介绍
西部大开发战略实施以来，西南山区水电工程相继开工建设，这些地区修建的水利枢纽大都位于山区河流之上，具有水头高、流量大、河谷狭窄等特点。传统底流消能无法满足高坝大单宽泄洪功率的要求，消力池内近底流速高，底板稳定性差[刘沛清,刘心爱,李福田.消力池底板块的失稳破坏机理及其防护措施.水利学报,2001,(9):1-9]；挑流消能具有较好的消能效果，但无法避免雾化对环境产生的影响[周建平,杨泽艳,陈观福.我国高坝建设的现状和面临的挑战[J].水利学报,2006,37(12):1433-1438]。为此，国内外专家学者对高坝开展了大量研究，专利技术专利CN201526037U公开了一种宽尾墩跌坎底流消能结构，具有较好的消能效果，但通过宽尾墩挑起的水流射入消力池水体将发生激溅，仍存在雾化现象。《水科学进展》2005年16(1)期18-22页“水平多股淹没射流及消能分析”和《水力发电学报》2004年23(5)期69-73页“多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟”，提出了一种水平淹没射流消能工，但较大流量下消力池内射流左右两侧可能产生的立轴漩涡，对消力池底板安全将产生严重威胁。专利技术专利CN101215828A公开了一种高低坎底流消力池，避免了跌坎边墙处立轴漩涡的产生，降低了临底流速，但射入消力池水体上部的水平淹没射流以上形成横轴漩滚，使水面产生较大波动且随水流传递到较远的下游，对通航和下游岸坡的稳定不利。现有技术中还没有一种淹没射流消能结构，既可以保证好的消能效果，又可以防止雾化现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种淹没射流消能结构。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种淹没射流消能结构，包括多个并排设置的泄洪道，相邻的泄洪道之间设置挡水墙；所述多个并排设置的泄洪道下游末端间隔设置为向下倾斜的俯角段和与水平面平行的水平段；所述俯角段和所述水平段均与消力池连通。所述俯角段与竖直设置的高跌坎连接；所述水平段与竖直设置的低跌坎连接；所述高跌坎底端、低跌坎底端均与所述消力池的底板连接；所述高跌坎、低跌坎顶端均低于所述消力水面；所述俯角段与水平面的夹角为5°～20°。避免射流两侧立轴漩涡的产生，减轻泄洪雾化现象对环境的影响。所述底板两侧均设有护坡，减轻底板压力，增强底板稳定性，保护消力池安全，进一步增强效能效果。所述消力池下游端设有尾坎；所述尾坎与护坦连接；所述护坦的下游端与天然河床连接。进一步增强消能效果。下游末端为俯角段的泄洪道入口端与泄水表孔连通；下游末端为水平段的泄洪道入口端与泄水中孔连通；所述泄水表孔中心与水平面的距离小于所述泄水中孔中心与水平面的距离。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术消力池内俯角淹没射流上、下游产生上、下游横轴漩滚，水平淹没射流上、下产生上、下部横轴漩滚，射流和漩滚间发生强烈紊动和剪切进行消能；俯角淹没射流和水平淹没射流横向扩散过程中在水下发生碰撞亦进行消能，极大地改善了消能效果；泄洪道末端设置倾斜的俯角段，射出的水流以一定俯角由消力池内水面以下的表层射入消力池，射流上游和下游产生横向漩滚，射流和漩滚间产生强烈的紊动和剪切作用消耗大量能量，从而保证了主流在距跌坎较远位置潜入消力池底部后的临底流速较小；泄洪道末端设置倾斜的水平段，射出水流水平由消力池内水面以下的中部射入消力池，高速主流距离消力池底部距离较大，临底流速小；设计高跌坎和低跌坎，下泄水流均由消力池内水面以下的表层和中部射入消力池，各股射流均处于淹没流态，确保泄洪雾化影响最小。附图说明图1为本专利技术实施例的表孔处纵切面及流态图；图2为本专利技术实施例的中孔处纵切面及流态图；图3为本专利技术实施例1的平面图；图4为本专利技术实施例1的上游立体图；图5为本专利技术实施例1的下游立体图；图6为本专利技术实施例2的平面图；图7为本专利技术实施例2的上游立体图；图8为本专利技术实施例2的下游立体图；其中：1为泄洪道，2为隔水墙，3为俯角段，4为水平段，5为高跌坎，6为低跌坎，7为消力池，8为尾坎，9为俯角淹没射流，10为水平淹没射流，11为上游漩滚，12为下游漩滚，13为上部漩滚，14为下部漩滚，15为消力池底板，16为护坡，17为护坦，18为天然河床，19为泄水表孔，20为泄水中孔，21为短有压进口段。具体实施方式如图1-图3所示，本专利技术一实施例包括一种淹没射流消能结构，包括多个并排设置的泄洪道1，相邻的泄洪道1之间设置挡水墙2；所述多个并排设置的泄洪道1下游末端间隔设置为向下倾斜的俯角段3和与水平面平行的水平段4；所述俯角段3和所述水平段4均与消力池7连通；所述俯角段3与竖直设置的高跌坎5连接；所述水平段4与竖直设置的低跌坎6连接；所述高跌坎5底端、低跌坎6均与所述消力池7的底板15连接；所述高跌坎5、低跌坎6顶端均低于所述消力池7水面；所述俯角段3与水平面的夹角为5°～20°；所述底板15两侧均设有护坡16；消力池下游端设有尾坎8；所述尾坎8与护坦17连接；所述护坦17的下游端与天然河床18连接。如图1、图2、图4所示，下游末端为俯角段3的泄洪道1入口端与泄水表孔19连通；下游末端为水平段4的泄洪道1入口端与泄水中孔20连通；所述泄水表孔19中心与水平面的距离小于所述泄水中孔20中心与水平面的距离。本专利技术实施例1最大坝高158m，最大泄量12880m3/s，枢纽处于高山峡谷区，河床狭窄，泄洪及消能的主要技术问题是选择较优的泄洪建筑物布置及消能工型式，减少下泄水流对河床及两岸高边坡的冲刷，减少泄洪雾化对峡谷高边坡的影响。本实施例包括3个表孔和2个中孔，表孔和中孔相间布置，表孔采用开敞式无压进水口，进口底部高程▽si＝1717.00m；中孔采用短有压进水口，进口底部高程▽mi＝1670.00m，进口高度hmi＝6.0m。泄水表孔、泄水中孔与相应的泄洪道连接，表孔泄洪道最大宽度Bsmax＝10.0m，最小宽度Bsmin＝8.0m；中孔泄洪道最大宽度Bmmax＝10.0m，最小宽度Bmmin＝8.0m。泄洪道之间设置的上游挡水墙最小宽度bmin＝3.0m，泄洪道之间设置的下游挡水墙最大宽度bmax＝6.0m。表孔连接的泄洪道末端设置为向下倾斜的俯角段，俯角为θ＝12°，下游设置高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淹没射流消能结构，包括多个并排设置的泄洪道（1），相邻的泄洪道（1）之间设置挡水墙（2）；其特征在于，所述多个并排设置的泄洪道（1）下游末端间隔设置为向下倾斜的俯角段（3）和与水平面平行的水平段（4）；所述俯角段（3）与竖直设置的高跌坎（5）连接；所述水平段（4）与竖直设置的低跌坎（6）连接；所述高跌坎（5）底端、低跌坎（6）底端均与消力池（7）的底板（15）连接；所述高跌坎（5）、低跌坎（6）顶端均低于所述消力池（7）水面；所述俯角段（3）与水平面的夹角为5°~20°。

【技术特征摘要】
1.一种淹没射流消能结构，包括多个并排设置的泄洪道（1），相邻的泄洪道（1）之间设置挡水墙（2）；其特征在于，所述多个并排设置的泄洪道（1）下游末端间隔设置为向下倾斜的俯角段（3）和与水平面平行的水平段（4）；所述俯角段（3）与竖直设置的高跌坎（5）连接；所述水平段（4）与竖直设置的低跌坎（6）连接；所述高跌坎（5）底端、低跌坎（6）底端均与消力池（7）的底板（15）连接；所述高跌坎（5）、低跌坎（6）顶端均低于所述消力池（7）水面；所述俯角段（3）与水平面的夹角为5°~20°。
2.根据权利要求1所述的淹没射流消...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春财，王立杰，戴晓兵，杜宇，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43