專利名稱：一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水電站消力池領(lǐng)域，特別是一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎。
背景技術(shù)：
低佛氏數(shù)消能問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)一直是工程水力學(xué)研究中的一個(gè)難題。當(dāng)消力池的躍前水流佛氏數(shù)小于4. 5時(shí)，消力池的消能率低(消能率低于44%)，同時(shí)，水躍段中的高速底流間歇地向水面竄升，造成躍后水面波動(dòng)大并向下游傳播；當(dāng)僅僅采用消力池消能時(shí)，往往消力池的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，工程量較大；近年來(lái)，出現(xiàn)的新型消能工如寬尾墩與消力塘聯(lián)合消能、摻氣分流墩與消力塘聯(lián)合消能，是解決的低佛氏數(shù)消能問(wèn)題的有效途徑，但兩者均存在相應(yīng)的水力學(xué)問(wèn)題，如寬尾墩與摻氣分流墩的水舌均擺動(dòng)較大，一方面造成消力池內(nèi)壓力分布極不均勻，另一方面水翅易沖擊下游兩岸建筑物。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠減小消力池內(nèi)水面波動(dòng)，縮短消力池的長(zhǎng)度，提高消能率的減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其具有體型簡(jiǎn)單，易于施工，無(wú)論是高水位還是低水位，消力池內(nèi)均能形成穩(wěn)定的淹沒(méi)水躍，且消力池內(nèi)水面波動(dòng)很小，水流摻氣充分，消能率高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，它至少包括位于消力池內(nèi)的底坎，其特征是底坎位于消力池上游陡坡段的底部，并分開(kāi)布置在消力池上游陡坡段泄槽兩側(cè)，底坎由槽口段向內(nèi)呈扇形傾斜向上結(jié)構(gòu)，底坎扇形段的圓心角為40-50度。所述的消力上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎中，每個(gè)底坎的進(jìn)口寬度均為整個(gè)泄槽進(jìn)口寬度的O. 2 O. 25倍之間。所述的底坎的長(zhǎng)度為泄槽進(jìn)口寬度的I. 4 I. 8倍之間。所述的消力池上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎上部均固定有側(cè)坎，側(cè)坎頂部高于水面。所述的消力池上游陡坡段泄槽兩側(cè)的側(cè)壁處均有通氣孔，通氣孔高于消力池的躍前水位。所述的消力池的兩側(cè)為邊墻，邊墻的高度高于消力池的最大水面高程。所述的消力池的末端有尾坎。所述的底坎、側(cè)坎、通氣孔、消力池及尾坎均是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是本側(cè)摻氣挑坎由于底坎具有40-50度的挑角，因此底坎能夠?qū)⑿共蹤M斷面的兩側(cè)及表面部分的水流挑起，從而將水流分為底流及挑流兩部分，在消力池中挑流與底流相碰撞之后，消殺了大部分水流能量，碰撞點(diǎn)后水流流速很快減小為原來(lái)的I / 4左右，并平穩(wěn)流向下游，消力池內(nèi)水面波動(dòng)很小。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是側(cè)摻氣挑坎的側(cè)視圖；圖2是側(cè)摻氣挑坎的俯視圖；圖3是側(cè)摻氣挑坎的下游立視圖。圖中1、底坎；2、側(cè)坎；3、通氣孔；4、消力池；5、尾坎。
具體實(shí)施方式實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)用新型是在消力池4的上游陡坡段設(shè)計(jì)一種側(cè)摻氣挑坎，本側(cè)摻氣挑坎由底坎I、側(cè)坎2、通氣孔3、消力池4及尾坎5組成；底坎I位于消力池4陡坡段的底部，并分開(kāi)布置在消力池4上游陡坡段泄槽兩側(cè)，見(jiàn)圖2，底坎I由槽口段向內(nèi)呈扇形傾斜向上結(jié)構(gòu)，底坎I扇形段的圓心角為40-50度；由于底坎I具有40-50度的圓心角，即挑角，因此底坎I能夠?qū)⑿共蹤M斷面的兩側(cè)及表面部分的水流挑起，之后水流流速很快減小為原來(lái)的I / 4左右，并平穩(wěn)流向下游，消力池內(nèi)水面波動(dòng)很小。消力池4上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎I中，每個(gè)底坎I的進(jìn)口處寬度均為整個(gè)泄槽進(jìn)口寬度的O. 2 O. 25倍之間，底坎I的長(zhǎng)度為泄槽進(jìn)口寬度的I. 4 I. 8倍之間。實(shí)施例2如圖3所示，消力池4上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎I上部均固定有側(cè)坎2，側(cè)坎2是三角形立柱，側(cè)坎2的頂部高于水面且長(zhǎng)度與挑流底坎I的長(zhǎng)度相同，消力池4上游陡坡段泄槽兩側(cè)的側(cè)壁處均有通氣孔3，通氣孔3高于消力池4的躍前水位，設(shè)置側(cè)坎2及通氣孔3的主要目的是給底坎I末端通氣，防止底坎I發(fā)生空蝕破壞。消力池4的兩側(cè)為邊墻，邊墻的高度高于消力池4的最大水面高程，消力池4的末端是尾坎5。底坎I、側(cè)坎2、通氣孔3、消力池4及尾坎5均是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本側(cè)摻氣挑坎與寬尾墩相比，其水面更平穩(wěn)，無(wú)水翅產(chǎn)生，對(duì)消力池底板的沖擊壓強(qiáng)分布變得均勻，縱橫向兩個(gè)方向壓強(qiáng)梯度減??；與摻氣分流墩相比，其體型簡(jiǎn)單的多，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，水流挑射高度較小，適用范圍更廣，可用于明流涵洞陡坡段；與分流墩及消力墩相比，由于其坎后自然通氣，因而適用流速可更大。
權(quán)利要求1.一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，它至少包括位于消力池(4)內(nèi)的底坎(1)，其特征是底坎(I)位于消力池(4)上游陡坡段的底部，并分開(kāi)布置在消力池(4)上游陡坡段泄槽兩側(cè)，底坎(I)由槽口段向內(nèi)呈扇形傾斜向上結(jié)構(gòu)，底坎(I)扇形段的圓心角為40-50 度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎(I)中，每個(gè)底坎(I)的進(jìn)口寬度均為整個(gè)泄槽進(jìn)口寬度的0. 2 0. 25倍之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的底坎(I)的長(zhǎng)度為泄槽進(jìn)口寬度的I. 4 I. 8倍之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽兩側(cè)布置的底坎(I)上部均固定有側(cè)坎(2)，側(cè)坎(2)頂部高于水面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽兩側(cè)的側(cè)壁處均有通氣孔(3)，通氣孔(3)高于消力池(4)的躍前水位。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的消力池(4)的兩側(cè)為邊墻，邊墻的聞度聞?dòng)谙Τ?4)的最聞水面聞程。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的消力池(4 )的末端有尾坎(5 )。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求I所述的一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，其特征是所述的底坎(I)、側(cè)坎(2)、通氣孔(3)、消力池(4)及尾坎(5)均是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及水電站消力池領(lǐng)域，特別是一種減小消力池水面波動(dòng)的側(cè)摻氣挑坎，它至少包括位于消力池(4)內(nèi)的底坎(1)，其特征是底坎(1)位于消力池(4)上游陡坡段的底部，并分開(kāi)布置在消力池(4)上游陡坡段泄槽兩側(cè)，底坎(1)由槽口段向內(nèi)呈扇形傾斜向上結(jié)構(gòu)，底坎(1)扇形段的圓心角為40-50度。本實(shí)用新型具有體型簡(jiǎn)單，易于施工，無(wú)論是高水位還是低水位，消力池內(nèi)均能形成穩(wěn)定的淹沒(méi)水躍，且消力池內(nèi)水面波動(dòng)很小，水流摻氣充分，消能率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B8/06GK202559320SQ20122020500
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者衛(wèi)勇, 劉少斌, 王康柱, 徐春燕, 劉菁, 益波, 焦娟, 諸亮, 巨江, 張曉莉, 王曉萌 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院