一種淹沒射流消能結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高壩泄洪消能的水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是高山峽谷地區(qū)，高水頭、大流量水利樞紐的一種復(fù)式淹沒射流消能結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施以來，西南山區(qū)水電工程相繼開工建設(shè)，這些地區(qū)修建的水利樞紐大都位于山區(qū)河流之上，具有水頭高、流量大、河谷狹窄等特點。傳統(tǒng)底流消能無法滿足高壩大單寬泄洪功率的要求，消力池內(nèi)近底流速高，底板穩(wěn)定性差[劉沛清，劉心愛，李福田.消力池底板塊的失穩(wěn)破壞機理及其防護措施.水利學(xué)報，2001，(9): 1-9];挑流消能具有較好的消能效果，但無法避免霧化對環(huán)境產(chǎn)生的影響[周建平，楊澤艷，陳觀福.我國高壩建設(shè)的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)[J].水利學(xué)報，2006，37(12): 1433-1438]。為此，國內(nèi)外專家學(xué)者對高壩開展了大量研究，實用新型專利CN 201526037 U公開了一種寬尾墩跌坎底流消能結(jié)構(gòu)，具有較好的消能效果，但通過寬尾墩挑起的水流射入消力池水體將發(fā)生激濺，仍存在霧化現(xiàn)象?！端茖W(xué)進展》2005年16(1)期18-22頁“水平多股淹沒射流及消能分析”和《水力發(fā)電學(xué)報》2004年23(5)期69-73頁“多股水平淹沒射流水墊塘流場數(shù)值模擬”，提出了一種水平淹沒射流消能工，但較大流量下消力池內(nèi)射流左右兩側(cè)可能產(chǎn)生的立軸漩渦，對消力池底板安全將產(chǎn)生嚴重威脅。實用新型專利CN 101215828A公開了一種高低坎底流消力池，避免了跌坎邊墻處立軸漩渦的產(chǎn)生，降低了臨底流速，但射入消力池水體上部的水平淹沒射流以上形成橫軸漩滾，使水面產(chǎn)生較大波動且隨水流傳遞到較遠的下游，對通航和下游岸坡的穩(wěn)定不利?，F(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種淹沒射流消能結(jié)構(gòu)，既可以保證好的消能效果，又可以防止霧化現(xiàn)象。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種淹沒射流消能結(jié)構(gòu)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種淹沒射流消能結(jié)構(gòu)，包括多個并排設(shè)置的泄洪道，相鄰的泄洪道之間設(shè)置擋水墻;所述多個并排設(shè)置的泄洪道下游末端間隔設(shè)置為向下傾斜的俯角段和與水平面平行的水平段;所述俯角段和所述水平段均與消力池連通。
[0005]所述俯角段與豎直設(shè)置的高跌坎連接;所述水平段與豎直設(shè)置的低跌坎連接;所述高跌坎底端、低跌坎底端均與所述消力池的底板連接;所述高跌坎、低跌坎頂端均低于所述消力水面。避免射流兩側(cè)立軸漩渦的產(chǎn)生，減輕泄洪霧化現(xiàn)象對環(huán)境的影響。
[0006]所述底板兩側(cè)均設(shè)有護坡，所述俯角段與水平面的夾角為5°?20°，減輕底板壓力，增強底板穩(wěn)定性，保護消力池安全，進一步增強效能效果。
[0007]所述消力池下游端設(shè)有尾坎;所述尾坎與護坦連接;所述護坦的下游端與天然河床連接。進一步增強消能效果。
[0008]下游末端為俯角段的泄洪道入口端與泄水表孔連通;下游末端為水平段的泄洪道入口端與泄水中孔連通;所述泄水表孔中心與水平面的距離小于所述泄水中孔中心與水平面的距離。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型消力池內(nèi)俯角淹沒射流上、下游產(chǎn)生上、下游橫軸漩滾，水平淹沒射流上、下產(chǎn)生上、下部橫軸漩滾，射流和漩滾間發(fā)生強烈紊動和剪切進行消能;俯角淹沒射流和水平淹沒射流橫向擴散過程中在水下發(fā)生碰撞亦進行消能，極大地改善了消能效果;泄洪道末端設(shè)置傾斜的俯角段，射出的水流以一定俯角由消力池內(nèi)水面以下的表層射入消力池，射流上游和下游產(chǎn)生橫向漩滾，射流和漩滾間產(chǎn)生強烈的紊動和剪切作用消耗大量能量，從而保證了主流在距跌坎較遠位置潛入消力池底部后的臨底流速較小;泄洪道末端設(shè)置傾斜的水平段，射出水流水平由消力池內(nèi)水面以下的中部射入消力池，高速主流距離消力池底部距離較大，臨底流速小;設(shè)計高跌坎和低跌坎，下泄水流均由消力池內(nèi)水面以下的表層和中部射入消力池，各股射流均處于淹沒流態(tài)，確保泄洪霧化影響最小。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型實施例的表孔處縱切面及流態(tài)圖；
[0011]圖2為本實用新型實施例的中孔處縱切面及流態(tài)圖；
[0012]圖3為本實用新型實施例1的平面圖；
[0013]圖4為本實用新型實施例1的上游立體圖；
[0014]圖5為本實用新型實施例1的下游立體圖；
[0015]圖6為本實用新型實施例2的平面圖；
[0016]圖7為本實用新型實施例2的上游立體圖；
[0017]圖8為本實用新型實施例2的下游立體圖；
[0018]其中:
[0019]I為泄洪道，2為隔水墻，3為俯角段，4為水平段，5為高跌坎，6為低跌坎，7為消力池，8為尾坎，9為俯角淹沒射流，10為水平淹沒射流，11為上游漩滾，12為下游漩滾，13為上部漩滾，14為下部漩滾，15為消力池底板，16為護坡，17為護坦，18為天然河床，19為泄水表孔，20為泄水中孔，21為短有壓進口段。
【具體實施方式】
[0020]如圖1-圖3所示，本實用新型一實施例包括一種淹沒射流消能結(jié)構(gòu)，包括多個并排設(shè)置的泄洪道I，相鄰的泄洪道I之間設(shè)置擋水墻2;所述多個并排設(shè)置的泄洪道I下游末端間隔設(shè)置為向下傾斜的俯角段3和與水平面平行的水平段4;所述俯角段3和所述水平段4均與消力池7連通;所述俯角段3與豎直設(shè)置的高跌坎5連接;所述水平段4與豎直設(shè)置的低跌坎6連接;所述高跌坎5底端、低跌坎6底端均與所述消力池7的底板15連接;所述高跌坎5、低跌坎6頂端均低于所述消力池7水面;所述俯角段3與水平面的夾角為5°?20°;所述底板15兩側(cè)均設(shè)有護坡16;消力池下游端設(shè)有尾坎8;所述尾坎8與護坦17連接;所述護坦17的下游端與天然河床18連接。
[0021]如圖1、圖2、圖4所示，下游末端為俯角段3的泄洪道I入口端與泄水表孔19連通;下游末端為水平段4的泄洪道I入口端與泄水中孔20連通