[实用新型]基于挑坎的辅助消能砌块

说明书

本实用新型公开了基于挑坎的辅助消能砌块，包括泄洪段和挑坎，泄洪段右端固定连接挑坎左端，泄洪段上表面和挑坎上表面开设弧形面，弧形面上开设多个将泄洪段上的水流引入的入口段、多个引导水流碰撞的碰撞段和多个将碰撞段上的水流引出的出口段，多个入口段位于碰撞段左侧，多个入口段右端连通碰撞段左端，多个出口段左端连通碰撞段右端，多个入口段和多个出口段以碰撞段为圆心呈环状分布。利用水体的相互碰撞，增加水流内部的紊动扩散和摩擦，促使水体部分动能转化为热能，降低水体动能，消耗水体机械能。

技术领域

本实用新型涉及一种基于挑坎的辅助消能砌块，属于水力学大坝消能技术领域。

背景技术

随着高水头水电资源的开发趋于饱和，中低水头水利枢纽的开发成为了新的水利资源开发的重要方向。中低水头水利枢纽的泄水建筑物具有水头低、流速大、水深较深的特点，容易出现水流单宽流量大、弗劳德数低的问题，致使闸下消能设施的消能率普遍较低，泄洪过程中的消能与防冲问题更加突出。

设置泄水消能结构，旨在利用工程设施，防止或减轻水流对水工建筑物及其下游河床的冲刷破坏，其原理主要是消耗、分散水流的能量，促进水流的动能最终转变成热量而耗损水体机械能，或使水流的动能分散以减弱对河床的破坏。

目前广泛使用的低水头消能方式有挑流消能、底流消能和设置辅助消能工。挑流消能具有结构简单、施工方便、节省工程费用和对尾水变幅适应性强等优点，缺点是下游局部冲刷问题严重，尾水波动及雾化范围大。在低水头水利枢纽中，挑流消能的消能率偏低。将底流消能与辅助消能工结合，如在消力池内设置淹没式冲击墩，水流在消力池中发生淹没式水跃，并在通过冲击墩时，可以实现分流、转向、冲击挑流。该方法的消能率较高，但辅助消能工容易产生空蚀空化问题，破坏枢纽结构，需要定期更换。

因此，仍有待于对挑流消能、底流消能和设置辅助消能工的综合消能结构进行优化。降低水流对辅助消能工的冲击破坏程度的同时，提高整体消能率，降低工程量和工程造价。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于挑坎的辅助消能砌块，使下泄水流能量快速消耗，减少对下游河床冲刷的挑流坎。

为达到上述目的，本实用新型提供基于挑坎的辅助消能砌块，包括泄洪段和挑坎，泄洪段右端固定连接挑坎左端，泄洪段上表面和挑坎上表面开设弧形面，弧形面上开设多个将泄洪段上的水流引入的入口段、多个引导水流碰撞的碰撞段和多个将碰撞段上的水流引出的出口段，多个入口段位于碰撞段左侧，多个入口段右端连通碰撞段左端，多个出口段左端连通碰撞段右端，多个入口段和多个出口段以碰撞段为圆心呈环状分布。

优先地，挑坎上的弧形面左端高度低于挑坎上的弧形面右端高度。

优先地，每两个入口段、一个碰撞段和每两个出口段相互连通组合形成X形的交叉引流槽道，两个入口段之间的夹角为60°-64°，相邻的入口段和出口段之间夹角为108°-115°，两个出口段之间的夹角为70°-80°。

优先地，多个入口段和多个出口段均为开设在弧形面上的引流槽道，引流槽道横截面为倒梯形，引流槽道斜面与水平面的夹角为55°-60°；碰撞段为开设在弧形面上的圆柱形凹槽。

优先地，挑坎的挑角为20°-25°。

优先地，出口段的轴线与水平线的角度为50°-55°。

优先地，碰撞段的直径为引流槽道宽度的3.0-3.5倍。

本实用新型所达到的有益效果：

(1) 下泄水流部分进入X形槽道入口段，由槽道引流、分流，改变运动迹线，这部分水流在X形槽道中部的类圆柱体碰撞区发生碰撞。利用水体的相互碰撞，增加水流内部的紊动扩散和摩擦，促使水体部分动能转化为热能，降低水体动能，消耗水体机械能；