[發明專利]一種多反坡式消力池

有效

• 申請號: 201610488590.6
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN106013009B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 王磊;刁明軍
• 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: 劉雙蘭,周敏

技術領域

本發明屬于水利水電工程中泄洪消能設施領域，特別涉及一種用于多沙河流上低佛氏數、大單寬流量的低水頭水電站的多反坡式消力池。

背景技術

在水利水電工程建設中，泄水建筑物的下游消能防沖是直接關系到工程安全的復雜問題之一。我國一些大江大河的中下游已建、在建和擬建的一批大型水利水電工程，大壩一般都不很高，但洪水流量卻很大，同時受河道自然條件的限制，在工程設計中不得不采用很大的單寬流量，如五強溪和巖灘工程，過壩最大單寬流量達280m³/s。大單寬流量給下游的消能防沖帶來了較大的困難，加之躍前斷面水流的佛氏數低，進一步增大了下游消能防沖的難度。在很多水電站中，無論是河床式水電站的溢流壩、還是泄水閘或引水道，其底流水躍消能常被用作下游消能措施。但這種水躍往往是低佛氏數的，如引水閘或泄水閘的低堰上的水躍，大單寬中等高度的溢流壩下游的水躍，均是躍前佛氏數小于4.5的低佛氏數水躍。現有研究結果表明，當躍前佛氏數小于4.5時，底流水躍消能率在40％以下，消能率低下會帶來一系列工程安全問題。并且，在多沙河流中采用底流消能往往會使消力池淤積大量泥沙，極大影響水利水電工程的正常運行。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種多反坡式消力池，以用于多沙河流上低佛氏數、大單寬流量的低水頭水電站的底流消能，以提高消能率，減輕消力池內的泥沙淤積問題。

本發明所述多反坡式消力池，設置在攔河壩下游，通過導流坡與設有閘室的攔河壩銜接，消力池結構包括底板和底板兩側的邊墻，消力池的下游末端設置有用于將消力池與下游河床銜接的海漫，其特征在于消力池的底板上沿消力池的兩邊墻分別設置有一個與導流坡銜接的邊墻反坡，邊墻反坡的坡向與兩側邊墻平行，且結構大小相同，在兩邊墻反坡之間的消力池底板上等間距地設置有與其結構大小相同、并與導流坡銜接的中間反坡，所述各邊墻反坡和中間反坡的水流方向末端均設置有一個坡向與其相反且等高的、用于銜接該邊墻反坡或中間反坡與海漫的銜接坡，消力池底板上邊墻反坡與中間反坡之間、中間反坡與中間反坡之間、各銜接坡之間形成縱向貫通消力池的水平沖沙通道，所述沖沙通道與海漫齊平。

上述多反坡式消力池，所述邊墻反坡、中間反坡、銜接坡、沖沙通道的寬度相等。

上述多反坡式消力池，所述攔河壩閘室的個數為n，當n為奇數時，邊墻反坡、中間反坡和沖沙通道的總數為n，并與閘室一一相對；當n為偶數時，邊墻反坡、中間反坡和沖沙通道的總數為n+1。

上述多反坡式消力池，所述導流坡的長度為L₁，導流坡的高度為h₁，邊墻反坡、中間反坡的長度為L₂，邊墻反坡、中間反坡高度為h₂，銜接坡的長度為L₃，導流坡的坡度i₁＝h₁/L₁＝1:10～1:5，邊墻反坡、中間反坡的坡度i₂＝h₂/L₂＝1:50～1:20，銜接坡的坡度i₃＝h₂/L₃＝1:10～1:5。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明所述多反坡式消力池內的水流為三元流，消力池內的水流不僅存在縱向漩滾還存在橫向漩滾，漩渦有各種尺度，為三維漩渦；水流在通過反坡時發生跌落、左右擴散、反向漩滾，卷吸大量空氣進入水體，水流摻氣強烈；從反坡上跌落的水流與沖沙通道內的水流交匯碰撞，其水流紊動強烈；與傳統平底消力池內的二元流水流相比，用于低佛氏數、大單寬流量的低水頭水電站的底流消能也具有良好的消能效果較好。

2、本發明所述多反坡式消力池將消力池分割成若干部分，水流的劇烈運動帶動了泥沙的運動，沖沙通道相當于輸沙廊道，起到束水攻沙的作用，因此其排沙效果優良，基本不需要人工清淤。

3、本發明所述的多反坡式消力池，結構非常簡單，體型優化容易，檢修方便。

附圖說明

圖1是本發明所述多反坡式消力池的平面結構示意圖；

圖2是圖1的I-I剖面圖；

圖3是圖1的II-II剖面圖；

圖4是圖1的III-III剖面圖；

圖5是圖1的IV-IV剖面圖；

圖6是圖1中多反坡式消力池的平面流態示意圖；

圖7是圖6的A-A剖面流態示意圖；