[發明專利]一種排水系統入海口墩柵渦流室復合消能方法

無效

• 申請號: 200710163315.8
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101148866A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 楊開林;董興林;王濤;郭永鑫;喬青松;郭新蕾;陳文學;付輝;崔巍
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02B3/10
• 分類號: E02B3/10
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司
• 代理人: 孫福春;李桂玲

技術領域

本發明涉及一種排水系統入海口墩柵渦流室復合消能方法，是一種水利工程方法和設施，用于將雨水排入海中時消除大量雨水涌出排水口所帶水動能。

背景技術

在沿海城市，暴雨積水一般通過排水系統流入大海。在雨量巨大的地方排除的水流在排水口是十分巨大的，如果在排水管的出口不采取措施是十分危險的，會對周圍的生態環境產生破壞性的影響。對于這樣的排水系統，設計水力性能優良的入海口水利工程設施非常重要。入海口的水利工程結構應當有足夠的消能能力，以使海床受到的沖刷作用盡可能小，同時要求排出水流的流速對海洋設施和周圍生態環境沒有大的不利影響。消力池方法是在水電站常采用的消除水中動能水利工程方法。方法是在泄水建筑物下游降低河床高程，形成水池，增加水深，達到消能目的。由于是入海排水口，水電站消力池降低流道底高程，開挖消力水池的方法是不允許的。

一種典型的排水系統入海口由排水口和一個在流道底平面修建的擴散池組成。在一般情況下，排水管道或者隧洞的流速很大，受地形限制或其他原因擴散池尺寸不能隨意無限擴大。同時為了不讓各種雜物，如石塊、泥沙大量滯留在排水系統流道中，在擴散池出口設置消力墩消能。消力墩的尺寸和布置方式、位置非常關鍵，不僅要容許各種雜物自由通過消力墩之間空隙，而且要將大部分水流的動能消耗。傳統的設計是在擴散池的出口布置一排或者多排消力墩，主要通過消力墩對水流的阻力進行消能。傳統的想法是為增加消能效率而增加消力墩的排數，即為消除較大的水動能而設立許多排消力墩。然而，如果在擴散池過多布設消力墩，可能會增加對水流的消能效果，但擴散池中的流動可能影響排水管道的出流能力，勢必要求增加排水管道的直徑，大大增加整個排水系統的投資。另外，在擴散池與排水管道不同軸的情況下，流出擴散池的水流分布嚴重不均勻，同樣會造成外部生態的破壞。因此，發明創造新型的排水系統入海口消能工是非常必要的。

發明內容

為解決現有的技術問題，本發明提出一種排水系統入海口墩柵渦流室復合消能方法。所述方法是采用新的消能理論，巧妙布置消力墩組成的墩柵，以形成渦流室，并且通過誘使渦流室前水流發生水躍，水躍在渦流室中產生旋渦，依靠水流自身相互作用消能。旋渦消能與消力墩消能相結合達到聯合消能的目的，提高了消能效率。根據所述方法建造的消能設施在各種條件都已確定的情況下，產生了有效的消能效果，大大地降低了工程費用。

本發明的目的是這樣實現的：一種排水系統入海口墩柵渦流室復合消能方法，包括進水口、對稱擴散池的兩相對側墻、由消力墩組成的墩柵、渦流室、出水口，其關鍵在于所述方法的步驟：

帶有動能的水流經入水口進入擴散池；

在擴散池的入水口附近布置第一排墩柵，一方面利用墩柵的阻力消能，另一方面利用墩柵誘發強烈的水躍消能；

水躍越過第一排墩柵進入渦流室中產生強烈旋渦，水流的動能在旋渦中耗散，渦流室還具有水池的作用，能將水流大部分動能轉化為勢能；

在擴散池的出水口附近布置第二排墩柵，利用墩柵的阻力對經過旋渦消能的水流再次消能；

通過出水口排出經消能的水流。

一種排水系統入海口墩柵渦流室復合消能設施，包括進水口、對稱擴散池兩相對側墻，出水口，在擴散池入水口兩相對側墻之間與擴散池中心軸線垂直的方向上、并在能夠誘發入水水流產生一個強烈水躍的位置布置由消力墩組成的第一排墩柵，在擴散池出水口布置由消力墩組成的第二排墩柵，兩排墩柵平行布置，在第一排墩柵與第二排墩柵之間形成能產生強烈旋渦的渦流室。

本發明產生的有益效果是：本發明使用的消能理論與傳統的消力墩的消能理論不同。本發明是依靠水躍、渦流室、消力墩組成的墩柵阻力三者聯合消能，而傳統并列布置消力墩是僅僅依靠消力墩的阻力消能，因此本發明的消能效果十分明顯。本發明具有很好的調節擴散池出流分布的作用，而傳統消力墩布置在這方面作用較小，這在擴散池和排水隧洞不同軸的情況下特別重要，后者條件下擴散池出口水流分布會嚴重不均勻。而本發明的渦流室具有水池的穩流和均流作用，加上入水口的導向設施有效地解決了出水口水流分布不均的問題。在達到同樣消能效果的情況下本發明的設計簡單、施工方便，建設投資大大節約。一般情況下，本發明只需平行布設兩排墩柵，就可以明顯地解決消能問題。而傳統消力墩布設要達到同樣消能效果，必須布設很多消力墩，一旦擴散池中的流動影響排水管道的出流能力，勢必要求增加排水管道的直徑，大大增加整個排水系統的投資。由于水躍在渦流室中產生旋渦，雜物在渦流室中無法停留，所以無須清理。

附圖說明