[發(fā)明專(zhuān)利]全斷面階梯消能工

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810045979.9
• 申請(qǐng)日: 2008-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101349048A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建民;許唯臨;王韋;劉善均;曲景學(xué);鄧軍;田忠;張法星;李貴吉;王曾恩;陳劍剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02B8/06
• 分類(lèi)號(hào): E02B8/06
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 黃幼陵;肖睿澤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于大單寬流量溢洪道或泄洪洞的階梯消能工。

背景技術(shù)

溢洪道(泄洪洞)一般具有落差大，泄流量大等特點(diǎn)，對(duì)于下游河道寬敞，地質(zhì)條件好的工程往往采用挑流消能，而對(duì)于山區(qū)河道，由于河道狹窄，采用挑流消能出口流速很大，對(duì)下游不利。隨著碾壓混凝土技術(shù)的發(fā)展，階梯施工更加方便，而且階梯易于檢修、易于恢復(fù)，因此，階梯消能工在溢洪道的應(yīng)用得到了推廣，但現(xiàn)有溢洪道使用的階梯消能工均將階梯設(shè)置在溢洪道的底板上。研究表明，在溢洪道底板上設(shè)置消能工，消能率隨著階梯高度的增加有所增大，隨著溢洪道單寬流量增大而減小，在大單寬流量下就不能保證足夠的消能率，因此，在單寬流量大于50m³/s.m的工程中，很少使用階梯消能工。國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)例中，大單寬流量溢洪道(泄洪洞)設(shè)置的階梯消能工是一種輔助消能工，必須與其它消能工(如寬尾墩，摻氣分流墩等消能工)配合使用，由其它消能工先消耗大部分能量，再由階梯消能工消耗小部分能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全斷面階梯消能工，此種消能工能有效地提高消能率，適合于不同坡度和不同單寬流量的溢洪道或泄洪洞。

本發(fā)明所述的全斷面階梯消能工，由設(shè)置在溢洪道或泄洪洞底板上的階梯消能工和設(shè)置在溢洪道或泄洪洞兩邊墻上的階梯消能工組成，即在溢洪道或泄洪洞的底板和兩邊墻上均設(shè)置有階梯消能工，其消能機(jī)理：水流在通過(guò)底板上的階梯時(shí)，發(fā)生水流的跌落、回旋、剪切作用，水面上的空氣被卷入水體中；邊墻的階梯加劇了水流的紊動(dòng)，提高了消能效果，并使水流沿程不斷收縮和擴(kuò)大，在側(cè)面形成空腔，氣流從空腔中進(jìn)入底部階梯面上，使得整個(gè)斷面的水流充分摻氣，避免了空蝕破壞等不利影響。

為了更好地實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明所述全斷面階梯消能工的有關(guān)幾何參數(shù)如下：

設(shè)置在溢洪道或泄洪洞底板上的階梯消能工的階梯長(zhǎng)度L1是設(shè)置在溢洪道或泄洪洞兩邊墻上的階梯消能工的階梯長(zhǎng)度L2的1～3倍。設(shè)置在溢洪道或泄洪洞兩邊墻上的階梯消能工的階梯底面在溢洪道或泄洪洞底板上的投影寬度Δ₁為0.1～0.5m，階梯高度h₂大于水的深度、小于溢洪道或泄洪洞邊墻的高度H。

設(shè)置在溢洪道或泄洪洞兩邊墻上的階梯消能工，其階梯可以有多種形狀，本發(fā)明優(yōu)選三棱柱狀或三棱錐狀或三棱錐臺(tái)狀。若階梯為三棱柱狀，所述三棱柱的底面為水平面，其頂面與溢洪道或泄洪洞的底板平行；若階梯為三棱錐狀，所述三棱錐的底面為水平面；若階梯為三棱錐臺(tái)狀，所述三棱錐臺(tái)的底面為水平面，其頂面與溢洪道或泄洪洞的底板平行。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、相對(duì)于現(xiàn)有階梯消能工，本發(fā)明所述全斷面階梯消能工的消能率大幅度提高，可作為主要的消能工使用在大單寬流量的溢洪道或泄洪洞中并符合消能要求，為大單寬流量的溢洪道或泄洪洞提供了一種新型的消能設(shè)施。

2、本發(fā)明所述全斷面階梯消能工結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體型優(yōu)化容易，可廣泛使用在不同流量和不同坡度的溢洪道或泄洪洞中。

3、邊墻階梯可有效對(duì)不同水深處水流進(jìn)行摻氣，使水流摻氣濃度分布均勻，因而可減輕或避免階梯臺(tái)階發(fā)生空蝕破壞。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述全斷面階梯消能工的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，用于溢洪道；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的I-I剖面圖；

圖4是圖1中溢洪道兩邊墻上的階梯消能工的階梯形狀圖；

圖5是圖1中的全斷面階梯消能工用于泄洪洞的示意圖；

圖6是圖5的II-II剖視圖；

圖7是圖5的I-I剖面圖；

圖8是本發(fā)明所述全斷面階梯消能工的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，用于溢洪道；

圖9是圖8的俯視圖；

圖10是圖8的I-I剖面圖；

圖11是圖8中溢洪道兩邊墻上的階梯消能工的階梯形狀圖；

圖12是圖8中的全斷面階梯消能工用于泄洪洞的示意圖；

圖13是圖12的II-II剖視圖；

圖14是圖12的I-I剖面圖；

圖15是本發(fā)明所述全斷面階梯消能工的第三種結(jié)構(gòu)示意圖，用于溢洪道；

圖16是圖15的俯視圖；

圖17是圖15的I-I剖面圖；

圖18是圖15中溢洪道兩邊墻上的階梯消能工的階梯形狀圖；

圖19是圖15中的全斷面階梯消能工用于泄洪洞的示意圖；

圖20是圖19的II-II剖視圖；

圖21是圖19的I-I剖面圖；