[實用新型]一種水利水電工程中的泄洪洞出口輔助消能結構

有效

• 申請號: 201320632667.4
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN203654245U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 林健勇;王志國;張躍民;王春生;李賀林;韓立
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團北京勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本實用新型涉及一種水利水電工程中的泄洪洞出口消能結構，尤其是涉及一種中低水頭、較大流量、低弗汝德數、下泄水流與河道水流銜接不佳的水利水電工程中的泄洪洞出口消能結構。

背景技術

一般而言，低弗汝德數的水流消能問題是較難解決的，由于屬于波狀水躍狀態，即使是采取了工程措施，也往往是消能率只能達10％左右、且在下游大范圍形成水面波動，消能效果較差；而由于布置條件所限，當下泄水流與河道內水流不能良好銜接時，更是加劇了消能的難度，常規措施往往只能是加強下游兩岸大范圍的防護，工程量較大。這是中低水頭、低弗汝德數、大單寬流量泄洪洞工程中最常見的工程技術難題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，提供一種能適應中低水頭、較大流量、低弗汝德數、避免下泄水流能量過于集中，使水流消能較為充分的水利水電工程中的泄洪洞出口輔助消能結構。

本實用新型所采用的技術方案是：一種水利水電工程中的泄洪洞出口輔助消能結構，包括布置于岸邊的泄洪洞和設置在泄洪洞出口的混凝土護坦，在混凝土護坦下游側順下泄水流方向設置有依次增高的混凝土潛沒式臺階。

潛沒式臺階頂高程位于下泄水流水面線以下，每級臺階高度與泄洪洞斷面出口高度之比為1/5～1/9，每級臺階高度為1.5～3m。

臺階數量為2～4級。

所述下泄水流的單寬流量為150～210m³/s；弗汝德數為1～2；下泄水流流速為15～25m/s。

本實用新型的有益效果是：

（1）利用泄洪洞布置在岸邊的地形條件，在岸邊設置混凝土潛沒式臺階進行輔助消能，將下泄水流能量加以分散，提高了消能率，有效地緩解了河道沖刷程度。

（2）下泄水流越大或下游水位較低時，水流橫向擴散作用越為明顯。

（3）本實用新型的消能結構，型式新穎、結構簡單，經濟且有效地緩解了大流量、低弗汝德數的泄洪洞出口水流集中、消能不充分、下游水流連接不佳、下游沖刷較為嚴重的問題，有效地提高了消能率；減小了下游河道岸邊防護工程量和工程投資，獲得了良好的經濟效益，也為類似泄水建筑物的消能設計提供了設計思路及參考，具有借鑒意義。

附圖說明

圖1為本實用新型水利水電工程中的泄洪洞出口輔助消能結構的平面示意圖。

圖2為本實用新型圖1的剖面圖。

圖3為本實用新型的流速分布矢量圖。

圖中：

1—泄洪洞；

2—混凝土護坦；

3—潛沒式臺階。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明：

如圖1-3所示，本實用新型的水利水電工程中的泄洪洞出口輔助消能結構，包括岸邊采取挑流消能方式消能的泄洪洞1、其出口的混凝土護坦2、護坦下游側順下泄水流方向依次增高的混凝土潛沒式臺階3。下泄水流與各級臺階3碰撞，臺階起到導向、水流擴散及碰撞消能的作用。

所述潛沒式臺階3位于混凝土護坦2下游側，其頂高程位于下泄水流水面線以下。

所述潛沒式臺階3每級高度與泄洪洞斷面出口高度之比為1/5～1/9，且每級臺階高度為1.5～3m。

所述潛沒式臺階3的臺階數量，依據下泄水流能量程度，以2～4級為宜。臺階級數過多則消能率提高的程度減弱、經濟性差。設置臺階后大流量或下游水位較低時水流橫向擴散作用明顯。

所述泄洪消能結構中下泄水流的單寬流量較大，為150～210m³/s，弗汝德數為1～2，流速為15～25m/s。

具體地說，通過泄洪洞1挑流消能后下泄的水流，進入混凝土護坦2及其下游側順下泄水流方向依次增高的混凝土潛沒式臺階3范圍，下泄水流與各級臺階3碰撞，臺階起到導向、水流擴散及碰撞消能的作用。如果不設置潛沒式臺階3進行輔助消能，則下泄水流落點較為集中，對下游河床的沖刷程度較為嚴重，而導致防護量增加。

由于本實用新型將下泄水流能量進行了分散，從而有效地提高了消能率，緩解了下游沖刷較為嚴重的問題。大流量或下游水位較低時水流橫向擴散作用明顯，效果更佳。

下面結合具體實施例進行詳細說明：

某大（2）型水電站工程，最大泄洪水頭36m。工程布置有岸邊溢洪道及泄洪洞，通過泄洪洞挑流消能下泄的流量校核洪水時為2170m³/s、設計洪水時流量為2087m³/s，汛期運行限制水位為1896m³/s。