[實(shí)用新型]一種壩面消能工

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320294375.4
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN203296025U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何貞俊;王建平;陳榮力;吳小明;陳文龍;何用;蘇波;劉霞;梁志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 廣州致信偉盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44253
• 代理人: 郭曉桂

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型涉及溢流壩結(jié)構(gòu)，特別是一種溢流壩的壩面消能工。

背景技術(shù)

水壩，是攔截江河渠道水流以抬高水位或調(diào)節(jié)流量的擋水建筑，其具有形成水庫，抬高水位、調(diào)節(jié)徑流、集中水頭，用于防洪、供水、灌溉、水力發(fā)電、改善航運(yùn)等作用，但水壩泄洪時(shí)水流高度集中，必須采取有效的消能方式對下泄的水流進(jìn)行消能，否則，下泄洪流產(chǎn)生的巨大水能會(huì)對下游河床及周邊環(huán)境造成不良影響。

在現(xiàn)有的消能方式中，通過修造壩面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行消能是相當(dāng)有效的方式，例如，傳統(tǒng)的壩面常修造成糙率很小的光滑曲面，下泄水流90%以上的能量被輸送到壩面末端集中進(jìn)行底流消能，但采用底流消能時(shí)所需的消力池既深又長，消能防沖設(shè)施工程量大、造價(jià)高。

為此，如圖1、圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)了將壩面修造成內(nèi)凹式連續(xù)階階梯狀、或者外凸式不連續(xù)階梯狀的消能方式，其中，內(nèi)凹式連續(xù)階梯消能工多用于坡度較陡的壩面上，外凸式不連續(xù)階梯消能工多用于坡度較緩的壩面上。通過階梯對水流產(chǎn)生破碎作用，加劇了水流紊動(dòng)和邊界層的發(fā)展，使壩面階梯上出現(xiàn)沿水平軸旋轉(zhuǎn)的橫向含氣漩渦，主流受其襯墊，掠過各階梯末端，逐步形成表面有摻氣水舌、底部有穩(wěn)定含氣漩滾的階梯壩面典型流態(tài)——滑掠水流，水流能量通過摻氣、漩滾間的剪切作用和連續(xù)跌坎造成的強(qiáng)烈摻混作用得到消散，大大增加了壩面的消能率，從而減少下游余能，改善下游消力池的消能壓力，有利于減少消力池的長度和深度，節(jié)省工程投資。但這兩種臺階狀的壩面消能工10，尚有不足之處：1、當(dāng)單寬流量較大時(shí)，水舌厚度比臺階100高度大，摻氣及穩(wěn)定漩滾發(fā)生的位置靠下，滑掠水流發(fā)展不充分，致使消能效率低下；2、對于中低壩、壩面流程短的情況，甚至無法形成穩(wěn)定的滑掠水流，不能體現(xiàn)出壩面階梯消能的優(yōu)勢；3、即使在正常運(yùn)行條件下，該消能工亦有一定的優(yōu)化提升空間，進(jìn)一步減少下游消力池的工程量。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種消能效果更好的壩面消能工。

本實(shí)用新型所述的壩面消能工，包括傾斜的壩面，壩面由上至下分布多組凸臺，上下相鄰的凸臺錯(cuò)位分布，互相嵌套，凸臺頂面由前至后向上翹起，后緣為圓弧形。

本實(shí)用新型根據(jù)仿生工學(xué)原理結(jié)合水力學(xué)消能原理，在壩面上由上至下錯(cuò)位分布有多組凸臺，每個(gè)凸臺頂面由前至后向上翹起，后緣為圓弧形，其與現(xiàn)有的平直的階梯消能工相比，能有效增加摻氣長度，增大水流和空氣的接觸面，使泄流水舌表面摻氣更充分，底緣含氣漩滾更加穩(wěn)定和完整，另外，凸臺頂面上翹形成微凹區(qū)域，如同微型消力塘，形成的水墊層可增加消能并減少跌流沖擊，防止壩面空化；泄洪時(shí)水流從凸臺頂面呈扇形分散跌落，沿圓弧形后緣形成底部含氣漩滾，扇形分散水流與相鄰?fù)古_上的扇形分散水流在下一級凸臺頂面的水墊層上碰撞摻混，再扇形分散跌落，形成表面有摻氣水舌、底部有含氣漩滾、局部有分散碰撞和水墊消能的魚鱗式壩面空間立體消能典型流態(tài)，其可更有效地提高壩面消能效率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的臺階狀壩面消能工的俯視圖。

圖2是圖1沿A-A方向的剖視圖。

圖3是本實(shí)用新型的俯視圖。

圖4是圖3沿A-A方向的剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖3、圖4所示，所述的壩面消能工，包括具有一定長度的傾斜的壩面1，壩面1由上至下階梯狀分布多組凸臺，上下相鄰的凸臺錯(cuò)位分布，平面上互相嵌套，呈魚鱗狀，每個(gè)凸臺2的頂面由前至后向上翹起，后緣為圓弧形，其與現(xiàn)有的平直的階梯消能工相比，能有效增加摻氣長度，增大水流和空氣的接觸面，使泄流水舌表面摻氣更充分，底緣含氣漩滾更加穩(wěn)定和完整，凸臺2頂面向后翹起形成微凹區(qū)域，如同微型消力塘，形成的水墊層可減少跌流沖擊，防止壩面空化；泄洪時(shí)水流從凸臺2頂面呈扇形分散跌落，沿圓弧形后緣形成底部含氣漩滾，扇形分散水流與相鄰?fù)古_2上的扇形分散水流在下一級凸臺2頂面的水墊層上碰撞摻混，再扇形分散跌落，形成表面有摻氣水舌、底部有含氣漩滾、局部有分散碰撞和水墊消能的魚鱗式壩面空間立體消能典型流態(tài)，其可更有效地提高壩面消能效率。

如圖3、4所示，由于分布在壩面上的凸臺2的尺寸直接影響壩面沿程水深、流速、壓強(qiáng)、摻氣程度及消能效果等，因此，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置壩面上的凸臺，可使下泄水流細(xì)化分散，形成更為穩(wěn)定的摻氣漩滾區(qū)和碰撞摻混區(qū)，而凸臺尺寸選擇與下泄單寬流量、壩高、壩面坡比i（即坡面的垂直高度和水平寬度的比）、消能效果有關(guān)，所以，其尺寸應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需求而設(shè)定。