[发明专利]一种单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施

说明书

本发明属于水利水电泄水建筑技术领域，提供一种单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施，包括一个挑坎顶墙、两个挑坎导墙和一个挑坎基座。一方面，本发明的斜切挑坎可灵活调整长度及高度，通过其对上游水流的横向扩散导流，提高水流在空中与空气的接触面积，改善下游水流流态，将一股较大单宽流量的水流横向扩散，在一定程度上降低单宽流量；另一方面，本发明的单边扩散结构摒弃以往传统挑坎较难控制挑射水流方向的缺点，其扩散角度及偏移量处于临界量级，可让下泄水流雾化效应不易影响到周边发电建筑物。

技术领域

本发明属于水利水电泄水建筑技术领域，提供一种单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施。

背景技术

在现有消能技术中，消能形式主要分为四种：挑流消能、底流消能、面流消能和戽流消能，其中挑流消能的优势在于：

1)消能比较充分，下泄水流跌水点远离水工建筑物，可使下泄水流对河床的冲刷不危及周边建筑物的安全。

2)历史悠久，技术成熟，结构简单，造价经济，投资节约，适应性强，可运用于大流量泄洪。

3)施工方便，易于检修，挑流鼻坎的体型可根据不同环境灵活变化，能够对水舌导向实施有效控制。

4)能利用不同功能的泄洪洞，组合成为三维立体泄洪结构，形成高效泄洪消能系统。

挑流消能的体型设计主要分为以下种类：连续坎、差动坎、高低坎、斜切坎、扭曲坎、舌型坎、扩散坎、窄缝坎等几种单一的消能结构。挑流消能有许多优点的同时，也存在自身或环境局限性，而目前挑流消能在实际工程中存在的不足之处在于：

1)易对下游河床造成较大冲刷破坏，对工程环境具有较高的要求，需要建筑物下游河床基岩有较高的抗冲能力。

2)空中消能效果不明显，导致下游水流紊动幅度剧烈，水面波动大，影响范围广。

3)时常产生雾化现象，且汛期泄流时雾化程度大、传播范围广，对水电站厂房的选址及防雾等级有严格要求。

为消除下泄水流到达下游河床前的部分能量并将其与之平顺连接，其间常设置不同的挑流消能设施以增加消能率、减少对下游河床的破坏及降低雾化对周边建筑物的影响。受环境地形限制及技术水平等诸多因数影响，部分挑流消能设施结构设计不够合理，当上游水头和流量较大时，会加剧下游河床冲坑深度，导致坝基及边坡被淘刷，严重时甚至会使得大坝倾覆，造成十分严重的灾难性事故；而挑射水流距发电建筑物较近时，雾化影响亦会带来较为沉重的经济损失。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种设计新颖、受力简单、结构合理、造价经济的单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施，以实现在相同水头和流量、不加剧发电建筑物附近雾化影响的条件下，增加消能率，减少冲坑深度，提高水利枢纽安全系数。本发明结构兼具引导水流及消能的作用，在保证下泄水流平稳进入下游河床的同时，通过布置单边扩散式与斜切挑坎结合的鼻坎，有效降低出水口一侧水电站厂房附近的雾化影响，减少鼻坎出口单宽流量，提高消能率，减少下游河床冲坑深度，提高水利枢纽安全系数，降低后期维护维修成本。

为了达到上述目的，本发明技术方案：

一种单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施，包括一个挑坎顶墙1、两个挑坎导墙2、一个挑坎基座3；左挑坎导墙21和右挑坎导墙22竖直布置在挑坎顶墙1与挑坎基座3两侧，左挑坎导墙21的两端与顶墙左侧面11和挑坎基座左侧面31固定连接，右挑坎导墙22的两端与顶墙右侧面12和挑坎基座右侧面32固定连接，挑流鼻坎33与挑坎基座左侧面31及挑坎基座右侧面32固定连接，挑坎基座出口34与挑坎基座左侧面31及挑坎基座右侧面32不处于垂直状态。左挑坎导墙21和右挑坎导墙22与挑坎顶墙1和挑坎基座3之间连接形成入口。