[發明專利]一種優化后的聯合消能工體型

在審

• 申請號: 201710537288.X
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107435323A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 楊具瑞;李書曌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種優化后的聯合消能工體型，屬于水利工程泄洪消能技術領域。

背景技術

我國河流豐富、雨量充沛，易于水利工程的開發與建設。然而許多河流流量較大、泄洪落差也很大，水利工程攔截河流對下游沖刷破壞十分嚴重。常用的傳統消能工主要有消力池、寬尾墩等，而利用傳統消能工進行消能防沖，由于水頭高、流量大，這就要求了傳統消能工體型較大，其消能效果好卻不經濟。

為解決此類問題，提出消能工的聯合運用。常用的聯合消能工有寬尾墩-消力池聯合消能工以及寬尾墩-消能臺階聯合消能工。而利用寬尾墩-消力池聯合消能工進行消能防沖，其消能效果較好但溢流壩面負壓值較大，易發生壩面的空蝕空化破壞。應用寬尾墩-消能臺階聯合消能工時，其溢流壩面空蝕空化現象得到一定改善，但不適用于水頭高、流量大的情況或寬尾墩尺寸仍舊較大不經濟。近年來，“寬尾墩+消能臺階+消力池”的聯合消能工得到了應用，作者通過國家自然科學基金（51569010）水工模型試驗，得知此種聯合消能工可通過消能階梯部位進行優化，優化后的聯合消能工消能率有所提高，階梯面的空蝕空化現象也得到改善。

發明內容

本發明的目的是提供一種優化后的聯合消能工體型，將WES 溢流壩面閘墩尾部擴展成寬尾墩，使水流收縮挑射到空中，與空氣摩擦、摻氣、擴散消能。

本發明按以下技術方案實現：一種優化后的聯合消能工體型，包括寬尾墩1、消能臺階2、消力池3；寬尾墩1位于WES 溢流壩面閘墩尾部，消能臺階2位于壩體WES溢流壩面的直線段，消能臺階2一端與寬尾墩1相連，消能臺階2另一端通過反弧段與消力池3相連，消能臺階2包括消能臺階過渡段4、消能臺階均勻段5；消能臺階過渡段4位于消能臺階均勻段5上部，消能臺階過渡段4為組合式臺階，其臺階Ⅰ6高度h1為1~1.5m，臺階Ⅱ7高度h2為1~0.5m，臺階Ⅰ6寬度b1為0.75~1.125m，臺階Ⅱ7寬度b2為0.75~0.375m，消能臺階均勻段5為常規均勻臺階，其臺階Ⅲ8高度h3為1m，臺階Ⅲ8寬度b3為0.75m。

所述消力池3通過反弧段與消能臺階2相連，采用常規消力池型式。

一種優化后的聯合消能工體型的工作原理為：水流自水庫經進水閘進入，流經溢流壩段，經過WES 溢流壩面閘墩尾部的寬尾墩1使水流收縮挑射到空中，與空氣摩擦、摻氣、擴散消能。又經過消能臺階2對水流的阻力，使下泄水流在臺階之間形成旋滾，并與壩面主流發生強烈的混摻作用，迫使水流產生強烈地紊動，大量摻入空氣，從而達到消能以及降低臺階壩面處的空蝕空化的目的。水流流經反弧段流入消力池3，形成底流消能，在消力池水墊內加強水流內部摻混作用，從而達到增進消能的目的。

本發明具有以下有益效果：

1、該優化后的聯合消能工采用聯合消能的形式，消能率有一定幅度的提升；

2、該優化后的聯合消能工優化消能臺階，能減小寬尾墩過流時壩面出現的負壓，又可避免水流集中對壩面的沖蝕作用；

3、該優化后的聯合消能工對下游沖刷較小，壩體安全可靠，使用壽命長；

4、該優化后的聯合消能工尺寸要求較小，設施維護周期較長，更加經濟與安全。

附圖說明

圖1為本發明結構主視示意圖；

圖2為本發明消能臺階結構示意圖。

圖中各標號為：1：寬尾墩、2：消能臺階、3：消力池、4：消能臺階過渡段、5：消能臺階均勻段、6：臺階Ⅰ 、7：臺階Ⅱ 、8：臺階Ⅲ 。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步說明，但本發明的內容并不限于所述范圍。

實施例1：如圖1-2所示，一種優化后的聯合消能工體型，包括寬尾墩1、消能臺階2、消力池3；寬尾墩1位于WES 溢流壩面閘墩尾部，消能臺階2位于壩體WES溢流壩面的直線段，消能臺階2一端與寬尾墩1相連，消能臺階2另一端通過反弧段與消力池3相連，消能臺階2包括消能臺階過渡段4、消能臺階均勻段5；消能臺階過渡段4位于消能臺階均勻段5上部，消能臺階過渡段4為組合式臺階，其臺階Ⅰ6高度h1為1m，臺階Ⅱ7高度h2為1m，臺階Ⅰ6寬度b1為1.125m，臺階Ⅱ7寬度b2為0.375m，消能臺階均勻段5為常規均勻臺階，其臺階Ⅲ8高度h3為1m，臺階Ⅲ8寬度b3為0.75m。

消力池3通過反弧段與消能臺階2相連，采用常規消力池型式。