[发明专利]一种复合消能装置及修建方法

说明书

本发明在消力坎迎水面依次设置第一底座板、第一弹簧、第一阻力板、第二底座板、第二弹簧和第二阻力板，构建了二次阻力、二级弹簧的消能结构形式，从而形成阶梯的受力形式，弹簧可以根据需要进行更换，从而适应不同的消能要求，结构便于维护，稳定性能强，且效能效果明显。

技术领域

本发明涉及水利工程用消能装置，具体涉及一种水利工程用复合消能装置。

背景技术

水利工程是重要的工程形式，通过合理利用水利，达到兴利除害的作用。 水利工程合理利用水能资源，但是水流具有一定的能量，具有对相应的引水导水建筑物产生一定的破坏，这些水流能量尤其是在反复作用下，例如在水流形式发生变化时，容易产生重复作用力，对建筑物容易产生破坏。

现在的消能装置多为刚性消能，即通过刚性接触或刚性阻挡实现水流能量的耗减，这种消能方式容易破损，不易维护，综合成本较高，受力结构中仅有刚性结构，而没有相应的弹性结构，受力形式不合理。

通过对水利消能领域进行分析，专利文献（CN108442341A）公开了一种水利工程用消能洞，其中提出了利用弹簧配合钢板从而实现水流消能，其通过设置弹簧作为弹性消能，利用弹簧的压缩形变提高水利的消能效果，但是该消能洞位于地下，需要单独设置，无法结合已有的消力坎进行消能，维护不方便，单级弹簧的设置导致消能效果单一，一旦水流状态改变，尤其是水利状况改变（如渠道功能改变，流量变化，河道改造等）之后，消能装置无法随之改变，其消能无法进行调节。

安阳工学院及中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所针对水利的消能问题进行了深入研究，并提出了挡流式泥石流排导槽的消能形式，该消能装置设置弹簧，使水流在进入缓冲段后，先是与固定在侧墙上的挡板底板相撞击，弹簧挡板受到冲击力不断压缩变形，并存储弹性势能；当冲击力达到峰值后，弹簧变形量逐渐减小，弹簧慢慢释放弹性势能，该成果《基于梯-潭消能系统的挡流式泥石流排导槽》发表在《科学技术与工程》上，从而为水流工程中利用弹簧进行消能，缓冲，提高消能效果提供了新的解决思路。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种水利工程用复合消能装置，通过对弹簧设置形式的改变，提高水利工程的消能效果。

本发明提供一种复合消能装置，包括渠道以及设置在渠道中的消能装置，所述消能装置包括消力坎以及设置在消力坎上的复合消能装置，所述消力坎一端与渠道侧壁固定，一端伸入到渠道中，所述消力坎迎水面设置复合消能装置，所述复合消能装置包括第一底座板、第一弹簧、第一阻力板、第二底座板、第二弹簧和第二阻力板，所述第一底座板固定在所述消力坎的迎水面，所述第一弹簧一端固定连接在第一底座板上，所述第一弹簧的另一端固定连接在第一阻力板上，且穿过第一阻力板后固定连接第二底座板，所述第二弹簧一端固定在第二底座板上，一端固定连接第二阻力板，所述第二弹簧穿过第二阻力板后设置扩大球部，从而实现第二弹簧与第二阻力板的锚固。

作为优选，所述第一底座板、第一弹簧均设置为多组，且第一底座板和第一弹簧一一对应；所述第二底座板、第二弹簧均设置为多组，且第二底座板和第二弹簧一一对应；所述第一阻力板和所述第二阻力板均设置为一个。

作为优选，所述第一弹簧与第一底座板焊接固定，所述第二弹簧与第二底座板焊接固定。

作为优选，所述消力坎为钢筋混凝土结构，所述消力坎中设置的钢筋插入到渠道的侧壁内，从而形成锚固端。

作为优选，第一阻力板和第二阻力板平行设置，且其左端距离所述渠道的左侧壁均相隔一定距离，所述距离可以满足水流绕过第一阻力板和第二阻力板，从而形成回流，并使第一阻力板和第二阻力板产生振动，消耗水流能量；所述回流是由于第一阻力板和第二阻力板的设置导致水流断面束窄，水流速度增加，当水流在第一阻力板和第二阻力板之后水流断面增加，水流速度减小，从而使第一阻力板和第二阻力板的两侧水流压力产生变化，上述变化会导致第一阻力板和第二阻力板产生振动；