一种高水头水流消能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶的山坡上，其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。本实用新型专利技术的优点是：结构设置紧凑，布局合理，充分的利用了边坡台阶的地形设置，下游占用场地少，消能效果好。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种排洪消能设施，尤其是涉及高水头水流消能装置。
技术介绍
高水头水流从较高位置落下，水流势能将转化为动能，由于水流在下落过程中，下 落高度越大，水流流速越大，单位重量水体所具有的能量也越来越大。因此，对于高水头水 流若采用消能效果不好的消能装置，高速水流不仅会对下游建筑物产生较大的冲刷破坏能 力，而且还由于泄流过程伴随着产生空化、空蚀及雾化等问题，常常会威胁泄流建筑物及下 游周边建筑物的安全。高水头水流消能通常采用以下两种方式1、将大部分泄洪能量集中至下游，在下 游通过开挖或建尾坎等构建消力池或水垫塘，以底流水跃消能方式消散洪水能量，其特点 是以水与水相互作用为主来完成能量的消散，水雾飘散较大，一般使用于下游有足够宽阔 的河面或闲地，附近没有建筑或人居，允许水跃形成的水雾飘散的情况；2、通过在流道(包 括溢流体、陡坡、陡槽段等)段底部增加粗糙度，增加水流的横向旋滚、掺气及剧烈的紊动， 使部分泄洪能量消除在流道中途，剩余能量由下游的消力池或水垫塘负责消能；其特点是 利用水与水、水与固体边界、水与空气的相互作用来消能，一般适用于水头不高，流量不大， 流道坡度不陡的情况。参阅图1，为常见的一种底流消能装置的结构示意图，在山体1上的溢洪道2的坡 脚处设置一定尺寸和水深的消力池3，洪水通过溢洪道2流入消力池3底部，洪水能量集中 在消力池3内与消力池3中的下部水体碰撞摩擦发生水跃，进行消能。这种消能装置中， 需要在山体边坡上设置专门的曲线型溢洪道2，同时消力池3要具备足够的尺寸和水深，工 程投资较大，占用面积广，特别是消力池3必须保持足够的水深，要求较高。参阅图2，为一 种跳流消能装置的结构示意图，其中在山体1上的溢洪道2坡脚处设有挑坎4，挑坎4外设 有一定宽度的河道，洪水通过溢洪道2下泄，通过挑坎4跳流入空中，然后落入河道中的水 体内，洪水在空中与空气发生摩擦，在河道中与水体甚至河道底部的岩石发生碰撞，进行消 能，这种消能装置中，山体边坡上的溢洪道同样需要为曲线型，工程投资大，此外，河道要有 一定的宽度和深度，占用场地面积大，不适用于溢洪道底部空间有限的场合。参阅图3，为另 一种面流消能装置的结构示意图，其中山体1上溢洪道2的坡脚处设有挑坎4，挑坎4外设 置具有一定尺寸和深度的消力池3，洪水通过溢洪道下泄，通过挑坎4将下泄高速水流引向 消力池3水体表面，洪水的能量集中在消力池3内与消力池3上部水体碰撞摩擦发生水跃， 进行消能。这种方式同样存在必须设置曲线型的溢洪道，消力池占地尺寸较大，工程要求高 等缺陷。因此，对于高水头、流量较大的水流消能，而且在电力工程中，坡脚厂区地面没有 足够的建设消力(能)池场地的情况下，上述常用的水流消能方式都不能适用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种占用场地较小、可以利用现有的边坡台阶设置、充分对水利消能的高水头水流消能装置。本技术的技术解决方案是一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶 的山坡上，其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边 坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。透空直墙为垂直墙体，其底部悬空，可供水流通过，上部可以挡水和约束水流，消 能坎可以进一步挡水和约束水流，因此，当洪水从高处落下进入边坡台阶处时，由于透空直 墙的阻挡，引起透空直墙上游侧的水流水位壅高，形成激烈的碰撞旋滚，使水流动能得到部 分消散，实现第一次的消能，此外，从透空直墙下部透空处通过的水流进入消能坎处，并被 消能坎阻挡，引起水流在透空直墙和消能坎之间形成又一次激烈的碰撞旋滚，使水流的动 能进一步消散，实现第二次的消能，经过两次消能后，水流动能基本消散，通过消能坎上表 面平顺流向下游，实现有效的消能，可以充分利用现有的边坡台阶设置，占用场地小，消能 效果好。所述消能坎的顶端朝向所述透空直墙方向延伸，进一步将水流引向透空直墙后， 水流的碰撞旋滚更加激烈，提高消能的效果。所述消能坎的垂直截面呈弧形，可以有效地约束水流，提高消能效果，可以平顺的 引导水流变向。本技术的优点是结构设置紧凑，布局合理，充分的利用了边坡台阶的地形设 置，下游占用场地少，消能效果好。附图说明附图1为现有技术中底流消能装置的结构示意图；附图2为现有技术中跳流消能装置的结构示意图；附图3为现有技术中面流消能装置的结构示意图；附图4为本技术实施例的结构示意图；附图5为本技术实施例中边坡台阶处的结构示意图；附图6为图5中A-A向剖视图；附图7为图5中B-B向剖视图；1、山体，2、溢洪道，3、消力池，4、挑坎，5、边坡台阶，6、消能水槽，7、透空直墙，8、消能坎。具体实施方式实施例参阅图4-7，一种高水头水流消能装置，设置在具有三个边坡台阶5的山坡上，其 由消能水槽6、透空直墙7和消能坎8组成，其中在每一个边坡台阶5处的消能水槽6内分 别设置一个透空直墙7和消能坎8，构成一组二次消能结构。其中透空直墙7垂直于水流的 方向，位于消能坎8的上游侧，消能坎8的垂直截面呈弧形，其顶端朝向透空直墙7方向延 伸。参阅图6和7，透空直墙7为垂直墙体，其底部悬空，可供水流通过，上部可以挡水 和约束水流，消能坎8设置在透空直墙7的下游侧，可以进一步挡水和约束水流，当洪水从高处落下进入边坡台阶5处时，由于透空直墙7的阻挡，引起透空直墙7上游侧的水流水位 壅高，形成激烈的碰撞旋滚，使水流动能得到部分消散，实现第一次的消能，此外，从透空直 墙7下部透空处通过的水流进入消能坎8处，并被消能坎阻挡，引起水流顺着弧形的消能坎 8流向透空直墙7侧，在透空直墙和消能坎之间形成又一次激烈的碰撞旋滚，使水流的动能 进一步消散，实现第二次的消能，经过两次消能后，水流动能基本消散。本实施例中，消能水槽6宽10m，高1. 45m,边坡台阶5宽3m，透空直墙7墙厚0. 3m， 高1. 8m,下部透空高0. 5m,消能坎8墙厚0. 3m,高1. 5m,水平宽1. 75m。水头落差62. 4m,分 级高度12m，设计最大排洪流量84. 4m3/s。采用传统消能方案，需要在坡脚处设置15*40m 的消力池，需要占用厂区地面较多，采用本实施例的方式，占用坡脚处地面仅为常规消力池 的1/4左右，具有良好的经济效益。上列详细说明是针对本技术之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以 限制本技术的专利范围，凡未脱离本技术所为的等效实施或变更，均应包含于本 案的专利范围中。权利要求一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶的山坡上，其特征在于其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。2.根据权利要求1所述的一种高水头水流消能装置，其特征在于所述消能坎的顶端 朝向所述透空直墙方向延伸。3.根据权利要求1或2所述的一种高水头水流消能装置，其特征在于所述消能坎的 垂直截面呈弧形。专利摘要本技术公开了一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶的山坡上，其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶的山坡上，其特征在于：其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖泽球，徐锡荣，刘明，李维文，王晓村，马兆荣，
申请(专利权)人：广东省电力设计研究院，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]