[发明专利]一种具有消能效果的阶梯形分级溢洪道

说明书

本发明公开了一种具有消能效果的阶梯形分级溢洪道，属于水利水电建筑工程技术领域。该溢洪道包括从上游至下游依次设置的一级消力池、一级陡槽、二级消力池、三级消力池、二级陡槽、四级消力池和海漫，所述一级消力池的上游侧与泄洪洞相接，所述海漫的下游侧与原河道平顺相接。溢洪道设置于泄洪洞的出口，泄洪水流经多级消力池和多级陡槽充分消能后排入原河道，以减轻对原河道的冲刷，并保证下游建筑物安全；同时，由于一级消力池、一级陡槽、二级消力池、三级消力池、二级陡槽、四级消力池的横向为封闭结构，能够防止在消能过程中引起泄洪雾化。

技术领域

本发明涉及一种具有消能效果的阶梯形分级溢洪道，属于水利水电建筑工程技术领域。

背景技术

在水利水电工程中，一般泄洪洞(或溢洪道)出口流出的水流能量较大，下游河床受到的冲刷力较大，对河床及其周围环境的影响也较大，特别是布置在高陡山体上的泄洪洞出口消能问题尤为突出。泄洪消能是水利水电工程枢纽设计中至关重要的环节，为保证建筑物安全和减轻对下游河道冲刷，通常在泄水建筑物中设置消能工来衔接上下游水流并进行集中消能。因此，需在泄洪洞(或溢洪道)出口处设置消能设施，降低出口水流能量，减轻水流对河道的冲刷，保护河道两岸的建筑物。溢洪道的消能措施主要有挑流消能和底流消能两种方式。挑流消能泄洪水流在空中经历较长距离，调整扩散，最终落入水垫塘，挑流水舌主要通过在空中摩擦、扩散或碰撞及在水垫塘(或消力池)中进行集中消能；消能工一般设置于水舌出口，通过收缩、扩散或镂空等方式达到整流消能的目的，在水垫塘或消力池中易形成淹没漩滚流态，消能效率高。底流消能以消力池内水跃消能为主，多采用泄槽与消力池结合的方式，为了增加消能效果，多在流道进口或消力池内设置消能工，例如，在闸墩处的宽尾墩、小挑坎等，消力池内设置跌坎、分流墩、反台阶、齿坎、反向碰撞等方式(消能工一般淹没于消力池水位以下)，使得在消力池内更容易形成三维漩滚水跃流态或增加沿程能耗，最终达到整流消能的目的。

但是，采用上述两种消能方式均存在一定的适用条件和弊端。挑流消能模式容易引起泄洪雾化问题，挑向下游的水舌冲刷河床水垫容易形成冲坑，一般不得已条件下采用。底流消能模式应用较为广泛，然而，当地形条件及建筑物布置限制，高落差泄洪洞(或溢洪道)流速大、能量集中，若下游水位较低可能导致消力池内水跃流态不稳定，甚至形成远驱水跃，消能不充分，需要以加长消力池长度为代价，即使在消力池内增加消能措施也很难达到较高的消能效果。此时，如何设计一种布置灵活、消能效果好、对两岸建筑物影响较小且适于高陡山体地形的泄洪消能设施是本领域技术人员研究的重要问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有消能效果的阶梯形分级溢洪道。

本发明通过以下技术方案得以实现：

一种具有消能效果的阶梯形分级溢洪道，包括从上游至下游依次设置的一级消力池、一级陡槽、二级消力池、三级消力池、二级陡槽、四级消力池和海漫，所述一级消力池的上游侧与泄洪洞相接，所述海漫的下游侧与原河道平顺相接。

所述一级消力池布置在泄洪洞的出口或末端，一级消力池内设置有渐变段将泄洪水流宽度从泄洪洞的宽度调整为一级陡槽的宽度，一级消力池上游段的顶部间隔布置有若干消能墩，且一级消力池的尾部设有斜坡式梳状尾坎。

若干所述消能墩之间的净距为0.5～1m，斜坡式梳状尾坎的底坡为1:3～1:5。

所述一级陡槽和二级陡槽均为阶梯形多级跃水式结构，一级陡槽和二级陡槽的跃水单级高度h均大于对应的跃水单级宽度b，一级陡槽中每级跃水的下游端均设有齿坎A，二级陡槽中每级跃水的下游端均设有齿坎B。

所述齿坎A、齿坎B的高度均不低于0.2m。

所述一级陡槽底部通过若干抗拔锚杆A与地基连接，二级陡槽的底部通过若干抗拔锚杆B与地基连接。

所述二级消力池的尾部设有用于壅水的实用堰，实用堰的轴线与一级陡槽的轴线平行，且实用堰的高度大于2m。