[实用新型]输水洞洞内消能工结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种输水洞洞内消能结构，主要用于水利水电工程泄洪消能建筑物，特别是流速高、上游水位变幅大的水利水电工程。

背景技术

输水工程，大部分时段在高水位、小开度的工况下运行，闸门出口水流流速较高，为了满足不同的上游水位及输水量情况下，下游输水管道水流的稳定性，要求经下游消能后水流或水位平稳，因此消能必须充分。目前在国内，针对输水规模较小的工程，最常见的是采用消能阀消能形式，而对于输水规模较大的工程，消能阀投资及运行维护就显得不够优越，而采用常规的消力池消能又很难达到不同水位、流量情况下，出池水流或水位的平稳。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、消能效果好的输水洞洞内消能工结构，保证不同流量下出池水位的稳定，以达到降低水面波动，确保水面平稳的目的。

本实用新型所采用的技术方案是：输水洞洞内消能工结构，具有上游输水管道和下游输水隧洞，其特征在于：所述上游输水管道出水口处布置工作闸室，工作闸室下游侧依次布置下抛物线形泄槽和消力池与下游输水隧洞连通，所述消力池内部靠近下游侧设置稳水消波格栅，尾部设置差动式尾坎。

所述下游输水隧洞进水口处设置稳水消波格栅。

位于消力池内部的稳水消波格栅为一层，位于下游输水隧洞进水口处的稳水消波格栅布置成若干层。

所述差动式尾坎由一组相互间隔的高坎和低坎组成。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在消力池尾部设置差动式尾坎(高坎和低坎组成)，能够很好的适应不同流量的水流，降低了坎前后的水位差，提高了输水工程洞内消能的效率，同时，由于水跃消能消力池上部水体基本为水汽混合物，水流在过差动式尾坎后可有效的将气体滤出，大大减少了隧洞的进气量；布置在消力池中的稳水消波格栅，可有效的降低消力池内的水面波动，并增加消能效率；布置于下游隧洞进口前的稳水消波格栅，能够有效降低水面波动，确保水面平稳，且起到消窝梁的作用，降低了吸气漩涡发生的可能性。

附图说明

图1是本实用新型平面布置图。

图2是本实用新型剖面图。

图3是本实用新型水流流态示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，为改进输水工程洞内消力池的消能效率，经过理论分析，并通过试验验证，提出了“消力池+差动式尾坎+稳水消波格栅”消能组合形式，很好的达到了消能的预期目的。本实施例结构布置在上游输水管道1和下游输水隧洞9之间，其中上游输水管道1出水口处布置工作闸室2，用于控制泄流量，工作闸室2下游侧依次布置下抛物线形泄槽3和消力池4，消力池4作为水流消能的主要承载体，其尾部设置差动式尾坎，本例中差动式尾坎由一组相互间隔的高坎6和低坎7组成，可以满足不同流量下过坎水流跌落均较小，所述消力池4内部和下游输水隧洞9进水口处设置稳水消波格栅8(其中位于消力池内部的稳水消波格栅为一层，位于下游输水隧洞进水口处的稳水消波格栅布置成若干层)，进一步平稳水流，同时降低吸气漩涡发生的可能性。

本实例的水流泄洪流态示意见图3，简述如下：

1)经工作闸室2控制的水流A经泄槽3下泄至消力池4，该段为泄流段H。

2)沿泄槽3下泄的水流A，在消力池4中形成旋滚B，达到消能效果，在水流向下游行进至消力池4内的稳水消波格栅8时，稳水消波格栅8产生消能降低水面波动的作用，即在该位置形成水流流态C；在小流量情况下，利用高坎6在消力池4内形成足够水深，达到消能充分的效果，同时由于小流量下游水位较低，水流在过坎时利用低坎7过流，降低了过坎前后的水位差E；在大流量时由于下游水位较高，高坎6和低坎7处于淹没状态，消力池4消能达到要求，过坎后水位差E也较小。差动式尾坎处形成D水流，并在过坎过程中将大量气泡滤出。从泄槽3末端至差动式尾坎末端范围为消能区I。

3)水流D，在坎后水流E仍有一定的水面差，且水流有一定的行进流速，在稳水区J范围、下游输水隧洞9进水口处布置有稳水消波格栅8，水流波动在稳水消波格栅8的作用下，波动F得到了有效的降低，形成较为平稳的水面，通过下游输水隧洞9将水流下泄即水流G。此外稳水消波格栅8还有效的降低了下游输水隧洞9进口吸气漩涡的发生。

由于输水量的变化，导致下游水位即稳水区J的水位变幅较大，而稳水消波格栅8为固定式，因此为了满足不同的泄流要求，稳水区J的稳水消波格栅8可根据实际情况布置多层，以达到稳水消波之要求。

消力池4规模尺寸、高坎6和低坎7的高程、消力池4中及稳水区稳水消波格栅8的布置及型式，是新型的输水洞洞内消能工设计成败的关键，一般需要经过相关的水力计算，并经模型试验研究加以确定。