[实用新型]一种大入射角扩散式跌坎底流消能结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大入射角扩散式跌坎底流消能结构。适用于水利水电工程泄洪消能建筑物。 

背景技术

在水利水电工程中，泄洪消能建筑物常规的底流消力池一般由泄槽、反弧或抛物线、消力池及尾坎构成。水流入池消力池的入射坡比一般较缓，一般泄槽后接反弧或抛物线来调整水流入射角度，以达到消能效果，同时消力池宽度一般与上游泄槽宽度相一致。有些工程受地形地质条件等限制，制约了溢洪道布置，需要缩短消能建筑物长度。如何达到缩短消能建筑物长度，又能满足底流消能要求，保证消能效果，避免底板的脉动压力和临底流速过大，确保底板结构安全，是底流消能建筑物设计的一个关键技术。

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、施工方便的大入射角扩散式跌坎底流消能结构，以缩短消能建筑物长度，降低工程投资，确保工程安全。 

本实用新型所采用的技术方案是：一种大入射角扩散式跌坎底流消能结构，具有泄槽和消力池，其特征在于：所述泄槽末尾分为泄槽曲线段和泄槽陡坡段，曲线段与陡坡段平滑衔接，陡坡段末端直接连接消力池，泄槽陡坡段与消力池连接处设置跌坎和突扩，所述消力池末尾设置尾坎。

所述消力池沿水流方向宽度逐渐加大。

所述泄槽陡坡段坡比为1:1.5~1:1.0，坡度为33.69°~45°；跌坎的高程差为5m~10m；突扩的宽度为0.5m~1.5m；尾坎的高度为5m~15m。 

本实用新型的有益效果是：本发明将泄槽陡坡段与消力池直接连接，在连接处设置跌坎，利用消力池进行消能，其中消力前部扩散，使消力池宽度加大，消能水体增加。本发明解决了部分工程因地形地质原因而需缩短泄槽和消力池长度的问题，达到消能要求，确保了工程安全要求，同时减少了反弧或抛物线衔接段，简化了结构体型，使该形式泄洪消能建筑物布置更加灵活，满足复杂地形地质条件。 

附图说明

图1为本实用新型的平面布置图。

图2为本实用新型的剖视图。

图3为本实用新型中水流流态示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例为一种大入射角扩散式跌坎底流消能结构，由泄槽1和消力池4组成，泄槽1末尾分为泄槽曲线段101和泄槽陡坡段102，曲线段与陡坡段平滑衔接。泄槽陡坡段102下游与消力池4直接连接，陡坡段坡比陡，水流大入射角进入消力池，并在连接处设置跌坎3及突扩7，消力池4的末尾设置尾坎6。消力池4前部扩散，其宽度沿水流方向逐渐加大，消能水体增加。

本实施例利用尾坎6使消力池4保持一定的水体，利用泄槽1末端与下游消力池底板有一定高差，水流以射流的方式进入消能水体中间，使得下泄水流的主流在消力池4中流动、扩散、消能，既保证消能效果，又使消力池底板的脉动压力和临底流速适中，确保底板安全，同时缩短了泄洪消能建筑物长度，简化了结构体型。

泄槽陡坡段102及跌坎3是影响水流进入消力池4的入射角、底部漩涡区、冲击区范围及大小的主要因素，直接关系到消能效果及泄洪消能建筑物长度；尾坎6的尺寸是过坎水流壅高及坎后二次消能的关键因素。综上所述，合理的设计泄槽陡坡段102、跌坎3及尾坎6是本例消能成功与否的关键。本例中，所述泄槽陡坡段102的坡比为1:1.5，坡度为33.69°，跌坎3的高程差为6.0m，突扩7的宽度为0.5m，尾坎6的高度为6.0m。

如图3所示，本实例的水流泄洪流态描述如下：

1、沿泄槽1下泄的水流B，在泄槽末端按泄槽陡坡段102的坡度进入消力池4。由于跌坎3作用，使泄槽面水流B以射流方式进入消力池4，C为射流区，在下游水位的作用下形成底部漩涡区F、上部漩涡区E、冲击区G、水跃区H，D为底部漩涡中心，A为回流区。

2、泄槽面下泄水流B，因跌坎3及下游水位的作用，经水垫的缓冲消能等作用，水流到达冲击区G，要比射流区C的流速明显降低，水流对消力池底板的冲击明显降低；同时由于突扩7及渐变消力池宽度加宽，消能水体增加，有益于消力池长度的减小。

3、水流B经跌坎3及消力池4联合消能后，在消力池4的后半部，水流趋于稳定，以流态I的形式通过尾坎，水流通过尾坎6时，水面略有抬升，尾坎6后水面略有跌落。