[发明专利]一种变形式外凸型过渡阶梯消能结构及其消能方法

说明书

本发明涉及一种变形式外凸型过渡阶梯消能结构及其消能方法。本发明包括前置掺气坎、外凸式过渡阶梯段、均匀阶梯段、单元块体、液压顶升装置、控制器；从溢流坝的高位至低位，本发明依次为前置掺气坎、外凸式过渡阶梯段、均匀阶梯段；外凸式过渡阶梯段被均匀分割成若干个单元块体，并且每个单元块体下都安装有液压顶升装置，所有液压顶升装置分别通过控制线路统一由控制系统操控，控制系统用于控制液压顶升装置带动单元块体的升降来实现调整外凸式过渡阶梯段的阶梯高度。本发明在前置掺气坎与外凸式过渡台阶作用下，水流的掺气消能效果有所增加，能有效保护泄洪建筑物在不同单宽流量下坝体安全，可避免阶梯溢流坝空化空蚀。

技术领域

本发明涉及一种变形式外凸型过渡阶梯消能结构及其消能方法，属于水利水电阶梯溢流坝消能技术领域。

背景技术

经过国内外大量的试验研究和工程实践表明，当过坝水流速度较高时通过增强过流壁面材料的强度和控制不平整度等措施来提高抗空蚀性能，不仅工程造价较高，而且往往达不到防止空蚀目的，而增加掺气减蚀设施是一种经济且有效的措施。溢洪道设计规范规定，流速大于30m/s的泄水建筑物宜采取掺气措施。针对泄水建筑物体型设计的不合理，以及WES曲面与阶梯溢流坝的连接处结构设计不佳导致下泄水流不能平稳经过衔接过渡段，造成溢流坝面的掺气量不足，坝面产生局部较大的负压，从而出现空化空蚀破坏。目前解决的方法有：坝面产生局部较大的负压，从而出现空化空蚀破坏。目前解决的方法有将均匀过渡阶梯体现了改变成外凸式过渡阶梯。传统直角连续型台阶体型为台阶向下内凹，直角台阶设置在坝坡线以下，外凸式台阶的结构型式与传统直角连续型台阶的不同之处是在台阶设置在坝坡线以上，其形状呈外凸状。外凸型台阶具有结构简单、施工方便、提高消能防冲效果等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种变形式外凸型过渡阶梯消能结构及其消能方法，通过设计变形式外凸式的过渡台阶，以进一步提高掺气消能效果。

本发明技术方案是：一种变形式外凸型过渡阶梯消能结构，所述变形式外凸型过渡阶梯消能结构设置在溢流坝的中间阶梯直线段上，溢流坝包括WES曲线段1、中间阶梯直线段、反弧段5、消力池段6；WES曲线段1与中间阶梯直线段相连，中间阶梯直线段与反弧段5连接，反弧段5再与消力池段6相连；所述变形式外凸型过渡阶梯消能结构包括前置掺气坎2、外凸式过渡阶梯段3、均匀阶梯段4、单元块体7、液压顶升装置8-1、控制器；从溢流坝的高位至低位，所述变形式外凸型过渡阶梯消能结构依次为前置掺气坎2、外凸式过渡阶梯段3、均匀阶梯段4，WES曲线段1、前置掺气坎2、外凸式过渡阶梯段3、均匀阶梯段4、反弧段5、消力池段6依次从溢流坝的进水端到出水端连接为一个整体；

所述外凸式过渡阶梯段3被均匀分割成若干个单元块体7，并且每个单元块体7下都安装有液压顶升装置8-1，所有液压顶升装置8-1分别通过控制线路8-2统一由控制系统8-3操控，控制系统8-3用于控制液压顶升装置8-1带动单元块体7的升降来实现调整外凸式过渡阶梯段3的阶梯高度。

作为本发明的进一步方案，所有单元块体7成行成列分布。

作为本发明的进一步方案，所述均匀阶梯段4的均匀台阶的宽度b1＝0.75m，均匀台阶的高度h1＝1.0m，外凸式过渡阶梯3的单元块体的宽度b2＝b1，外凸式过渡阶梯段3的单元块体高度h2＝(1～2)×h1。

作为本发明的进一步方案，所述外凸式过渡阶梯段3向上连接前置掺气坎2，向下连接均匀阶梯段4，外凸式过渡阶梯3的单元块体的宽度b2＝0.75m，外凸式过渡阶梯段3的单元块体高度h2由控制系统8-3控制液压顶升装置8-1推动单元块体7的升降来进行调整。

作为本发明的进一步方案，所述单元块体7成6行7列分布。

作为本发明的进一步方案，所述每行单元块体7下都安装有压力传感器，且通过遥感设备与控制系统8-3连接。