[發(fā)明專利]一種側向出流旋滾消能的消力池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410198412.0
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103966985A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 鄧軍;許唯臨;劉善均;曲景學;王韋;張建民;田忠;張法星;衛(wèi)望汝
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

技術領域

本發(fā)明屬于水利水電工程泄洪消能技術領域，具體涉及一種適用于設置在河道轉彎處的樞紐整體需要消能的消力池。

背景技術

消力池為促使在河道下游或者泄水建筑物下游產生底流式水躍的消能設施。消力池能使下泄急流迅速變?yōu)榫徚鳎话憧蓪⑾滦顾鞯膭幽芟?0％～70％，并可縮短護坦長度，是一種有效而經濟的消能設施。水利工程中消力池的設計，其長度是影響消力池消能效果非常重要的一個因素，而消力池的長度與水躍長度密切相關。常規(guī)消力池通過設計尾坎在水躍段上施加與水流方向相反的反擊力，可以有效減小水躍長度，進而達到減小消力池長度，降低工程施工量的目的。設計有尾坎的消力池水躍長度一般為消力池不設置尾坎情況下的水躍長度(即平底渠道自由水躍長度)的70％～80％。盡管通過設置尾坎可以降低消力池的長度，但消力池的長度仍然較長。

設置有尾坎的傳統消力池，實際上仍只能在消力池首部形成水躍并形成回流，水流從急流變?yōu)榫徚?，變?yōu)榫徚骱蟮乃魑蓜尤暂^劇烈，消能效果很差，且在其底部的水流速度仍很大；由于上述兩個原因，為了增加消能效果，需要將消力池建的很長，使水流在消力池內完成水躍后再經過較充分的調整，使水流速度分布更加均勻，并且紊動能進一步消耗后才能進入下游河道，否則容易對下游河道造成比較嚴重的沖刷。因此，傳統的消力池需要布置于河道兩側邊坡地質條件比較理想的位置，并且需要沿河道直段方向布置，才能達到消力池設計所需要的長度和深度，保證下泄水流消能充分，與下游河道平穩(wěn)銜接，避免對下游河道的沖刷等問題。

由于許多溢流壩消力池修建在高山峽谷處，岸邊邊坡地質條件比較復雜，河流轉彎也是比較普遍遇到的工程條件，而河流直段處兩側岸邊邊坡的地質條件有時很難保證滿足工程建設要求，因此建在高山峽谷處的傳統消力池很難滿足消能要求。如果河道在大壩后很短距離內轉彎，由于彎道的直段部分很窄，不能滿足傳統消力池的長度要求，根本無法采用傳統消力池的布置形式，需要尋找一種新的消力池布置形式解決河道彎道部分的消能問題。

且傳統消力池進出口方向均沿河流河道方向，對于河道上游高水頭環(huán)境，下泄水流的速度很高，挾帶的能量很大，為達到充分消能的效果，消力池的深度和長度均需 很大，才能保證出池水流與下游河道水流的平穩(wěn)銜接，這將大大增加建造消力池的成本。

發(fā)明內容

針對傳統消力池的技術現狀及不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種顛覆傳統消力池平面布置結構的側向出流旋滾消能的消力池，以填補現有技術中缺少適于在河道彎道建造消力池空白，同時解決傳統消力池開挖工程量大、消能效果不理想等問題。

本發(fā)明的上述目的，可以通過由下述技術方案構成的側向出流旋滾消能的消力池來實現。

本發(fā)明提供的側向出流旋滾消能的消力池，由位于設置在上游河道內的溢流壩后方部分槽池和與該部分槽池相接位于下游河道水流入口前方部分槽池構成，兩部分槽池的軸線相交，整體在平面方向呈折彎結構，流經溢流壩的水流進入消力池產生水躍后側向旋滾地流出消力池，使水流得以消能。

在本發(fā)明的上述技術方案中，溢流壩后方部分槽池的軸線與下游河道水流入口前方部分槽池的軸線所呈夾角具體大小可以根據河道轉彎情況靈活調整，為了提高下游河道水流入口前方部分槽池的外側邊墻對水躍后水流的反向作用，溢流壩后方部分槽池的軸線與下游河道水流入口前方部分槽池的軸線一般控制呈60°～120°相交，進一步地，溢流壩后方部分槽池的軸線與下游河道水流入口前方部分槽池的軸線優(yōu)先考慮呈90°相交。

在本發(fā)明的上述技術方案中，為了進一步減小消力池出口處底流的速度，使消力池內水流與下游河道內水流平穩(wěn)銜接，在下游河道水流入口前方部分槽池的尾部可以考慮設置一尾坎。

在本發(fā)明的上述技術方案中，為了滿足工程運行需要，構成槽池的邊墻高度不小于設計洪水位高度。

在本發(fā)明的上述技術方案中，構成槽池的邊墻，根據河道環(huán)境地質條件可以考慮設計為垂直結構邊墻，也可以設計為向外側傾斜的階梯結構邊墻或斜坡結構邊墻。