[发明专利]一种淹没射流消能结构

说明书

技术领域

本发明涉及高坝泄洪消能的水利水电工程技术领域,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。

背景技术

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，发明专利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。发明专利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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明所具有的有益效果为：本发明消力池内俯角淹没 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为本发明实施例的表孔处纵切面及流态图；

图2为本发明实施例的中孔处纵切面及流态图；

图3为本发明实施例1的平面图；

图4为本发明实施例1的上游立体图；

图5为本发明实施例1的下游立体图；

图6为本发明实施例2的平面图；

图7为本发明实施例2的上游立体图；

图8为本发明实施例2的下游立体图；

其中：