一种分层错角式底流消能工制造技术

本发明专利技术公开了一种分层错角式底流消能工，包括消力池和消力池上游的溢洪道，所述溢洪道并排设置，并通过边墙分别隔离开来，每个溢洪道均由上游直段和下游反弧段光滑衔接而成，溢洪道根据反弧段弧度不同而挑角不同，分为大挑角溢洪道和小挑角溢洪道，各大挑角溢洪道的挑角相同，各小挑角溢洪道的挑角相同，且大挑角溢洪道和小挑角溢洪道间隔排列布置。本发明专利技术所述分层错角式底流消能工，能够改善消力池消能特性，提高消能率，避免消力池底板冲刷破坏，节约成本。约成本。约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种分层错角式底流消能工


[0001]本专利技术属于水利水电工程中高坝泄洪消能
，具体涉及一种分层错角式底流消能工。

技术介绍

[0002]泄水消能建筑物是水利水电工程的必备设施，是保障工程及河道岸坡安全的关键，泄洪消能是水力学中最重要的问题之一。高坝的泄水建筑物如溢流坝、泄洪陡槽、泄水底孔、泄洪隧洞等因上、下游水位差大，泄水流速一般可达25m/s以上，有的则高达50m/s以上。高速水流携带的巨大能量不仅会威胁泄水建筑物甚至坝体的安全，还会造成下游河床冲刷、水面波动等问题，严重影响工程的安全运行。因此，设置合适的消能建筑物使下泄水流在下游较短范围内消耗所含的大部分动能，并使其与下游水流妥善衔接。
[0003]底流消能作为一种常用的泄洪消能设施，通过水跃发生的表面旋滚和强烈紊动来达到消能的目的。在水跃区内，水流运动要素急剧变化，水流紊动、混渗强烈，上部旋滚和主流之间质量不断交换，导致水跃区域内有较大的能量损耗。水跃消能的临底流速较大，且易对消力池底板产生严重的冲刷破坏，脉动压力问题也比较突出。国内外有很多底流消能建筑物发生破坏的情况，如俄罗斯的萨扬舒申斯克水电站、美国的德沃夏克及利贝水电站，国内的安康、景洪、泸定水电站等，都发生过消力池底板冲刷破坏的情况。目前研究中，所提出的跌坎型消力池，虽然可一定程度上降低消力池的临底流速，但这需要非常大的跌坎高度，这使得消力池的开挖和建设成本大大增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种分层错角式底流消能工，以改善消力池消能特性，提高消能率，避免消力池底板冲刷破坏，节约成本。
[0005]本专利技术提供的分层错角式底流消能工，包括消力池和消力池上游的溢洪道，所述溢洪道并排设置，并通过边墙分别隔离开来，每个溢洪道均由上游直段和下游反弧段光滑衔接而成，溢洪道根据反弧段弧度不同而挑角不同，分为大挑角溢洪道和小挑角溢洪道，各大挑角溢洪道的挑角相同，各小挑角溢洪道的挑角相同，且大挑角溢洪道和小挑角溢洪道间隔排列布置。
[0006]进一步地，所述大挑角溢洪道和小挑角溢洪道的反弧段的末端高程，均与消力池底板高程具有一定的高差，且高差范围1～3米。
[0007]进一步地，所述大挑角溢洪道反弧段末端挑角为10～20
°
。
[0008]进一步地，所述小挑角溢洪道反弧段末端挑角为1～5
°
。
[0009]进一步地，各溢洪道直线段的坡度相同。
[0010]进一步地，所述溢洪道的数量，根据泄洪流量和实际工程条件设置3
‑
5道，优选为3道。
[0011]本专利技术所述分层错角式底流消能工在泄洪过程中（以3道溢洪道为例），中间溢洪
道和两侧溢洪道末端具有一定的挑角，挑角大小不同且间错布置，并且中间溢洪道和两侧溢洪道末端具有一定的高差，上游水流通过两侧和中间三个溢洪道进入下游消力池，形成中间低，两侧高，中间近，两侧远的水跃。在顺水流方向，由于中间溢洪道具有较大的向上挑角，中间水流形成一较短长度（较近）的水跃，而两侧溢洪道具有较小的向上挑角，两侧水流形成一较长长度（较远）的水跃。水跃长度远近不同，使水流分散进入消力池，且使水跃内部的水流流线方向不同。并且，由于中间溢洪道形成水跃较短，水深最先达到最大值，而两侧溢洪道形成水跃较长，中间溢洪道水跃末端水流会向两侧扩散（水深高的流向水深低的扩散），并与两侧水跃发生交汇，局部剪切，增加能量消耗，这些都使得消力池临底流速会大大降低，大大减小了消力池冲刷破坏的风险。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述分层错角式底流消能工，通过多个挑角和末端高度不同的溢洪道，形成高低远近不同的水跃，是水流分散进入消力池，并且是水跃间相互交汇剪切，从而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
[0013]图1为实施例1所述分层错角式底流消能工的立体结构示意图；图2为实施例1所述分层错角式底流消能工的侧视图；图3为实施例1所述分层错角式底流消能工水跃的侧视图；图4为实施例1所述分层错角式底流消能工水跃的俯视图。
[0014]图中，1—消力池；2—两侧溢洪道；3—中间溢洪道；4—中间溢洪道和两侧溢洪道末端高差；5—中间溢洪道末端挑角；6—两侧溢洪道末端挑角；7—中间溢洪道末端与消力池底板高差；8—中间溢洪道水跃长度；9—两侧溢洪道水跃长度。
具体实施方式
[0015]下面通过实施例对本专利技术做进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本专利技术作进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述
技术实现思路
，对本专利技术做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于专利技术保护的范围。
[0016]实施例1本实施例所述分层错角式底流消能工，由消力池和消力池上游的三道溢洪道构成，所述溢洪道并排设置，并通过边墙分别隔离开来，每个溢洪道均由上游直段和下游反弧段光滑衔接而成，各溢洪道直线段的坡度相同。溢洪道根据反弧段弧度不同而挑角不同，分为中间的一道大挑角溢洪道和两侧的两道小挑角溢洪道，各大挑角溢洪道的挑角相同，各小挑角溢洪道的挑角相同，且大挑角溢洪道和小挑角溢洪道间隔排列布置。
[0017]所述大挑角溢洪道和小挑角溢洪道的反弧段的末端高程均与消力池底板高程具有一定的高差，大挑角溢洪道末端与消力池底板高差1米，小挑角溢洪道末端与消力池底板高差3米，所述大挑角溢洪道反弧段末端挑角为20
°
，小挑角溢洪道反弧段末端挑角为5
°
。
[0018]所述分层错角式底流消能工在泄洪过程中，中间溢洪道和两侧溢洪道末端具有一定的挑角，挑角大小不同且间错布置，并且中间溢洪道和两侧溢洪道末端具有一定的高差，
上游水流通过两侧和中间三个溢洪道进入下游消力池，形成中间低，两侧高，中间近，两侧远的水跃。在顺水流方向，由于中间溢洪道具有较大的向上挑角，中间水流形成一较短长度（较近）的水跃，而两侧溢洪道具有较小的向上挑角，两侧水流形成一较长长度（较远）的水跃。水跃长度远近不同，使水流分散进入消力池，且使水跃内部的水流流线方向不同。并且，由于中间溢洪道形成水跃较短，水深最先达到最大值，而两侧溢洪道形成水跃较长，中间溢洪道水跃末端水流会向两侧扩散，并与两侧水跃发生交汇，局部剪切，增加能量消耗，这些都使得消力池临底流速会大大降低，大大减小了消力池冲刷破坏的风险。
[0019]实施例2本实施例所述分层错角式底流消能工，由消力池和消力池上游的五道溢洪道构成，所述溢洪道并排设置，并通过边墙分别隔离开来，每个溢洪道均由上游直段和下游反弧段光滑衔接而成，各溢洪道直线段的坡度相同。溢洪道根据反弧段弧度不同而挑角不同，分为两道大挑角溢洪道和两侧的三道小挑角溢洪道，各大挑角溢洪道的挑角相同，各小挑角溢洪道的挑角相同，且大挑角溢洪道和小挑角溢洪道间隔排列布置。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层错角式底流消能工，其特征在于，包括消力池和消力池上游的溢洪道，所述溢洪道并排设置，并通过边墙分别隔离开来，每个溢洪道均由上游直段和下游反弧段光滑衔接而成，溢洪道根据反弧段弧度不同而挑角不同，分为大挑角溢洪道和小挑角溢洪道，各大挑角溢洪道的挑角相同，各小挑角溢洪道的挑角相同，且大挑角溢洪道和小挑角溢洪道间隔排列布置。2.根据权利要求1所述分层错角式底流消能工，其特征在于，所述大挑角溢洪道和小挑角溢洪道的反弧段的末端高程，均与消力池底板高程具有一定的高差。3.根据权利要求2所述分层错角式底流消能工，其特征在于，大挑角溢洪...

【专利技术属性】
技术研发人员：白瑞迪，李欢，郭艳梅，王群，张海峰，张亮，刘善均，冯冰洋，罗茂溢，刘雪纯，宁荣福，郑晓慧，王宇豪，颜洲，谢畅，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：