[實用新型]一種新型水閘消能設施

有效

• 申請號: 201720866414.1
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN207003391U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 韓曉維;王斌;包中進;史斌;徐崗;屠興剛;胡金春;張鴻清
• 申請（專利權）人: 浙江省水利河口研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 王洪新,王之懷

技術領域

本實用新型涉及一種消能設施，尤其是帶有擴散翼墻及上拱形消力坎消能設施，屬于水利水電工程技術領域。

背景技術

水閘設計時一般以其所承擔的任務和運用要求，綜合考慮地形、地質、水流、泥沙、施工、管理等因素，將閘址設于水流平順、河床及岸坡穩定、地基堅硬密實、抗滲穩定性好、場地開闊的河段，平原區泄洪閘及節制閘還要求上下游河道直線段不宜小于5倍水閘進口處水面寬度。從布局上看，水閘主體均由上游連接段、閘室段、消能設施以及下游連接段等組成；其中，大部分水閘閘下消能以底流方式為主，沿程包含消力池段、護坦及海漫段、防沖槽(墻)、兩岸連接翼墻以及護坡等相關設施；主體作用為消殺過閘水流動能及引導出閘水流向下游均勻擴散，以防止水流對河床及兩岸產生沖刷，為此水閘邊墻的擴散角度通常控制在7～12°之間；但這反而大大地限制了閘下出流的擴散，導致單寬過大，造成沖刷。

作為典型的低水頭水工建筑物，由于下泄水流的佛氏數(Fr)低、單寬流量大，其消能率也往往較低。研究表明，當Fr小于4.5時，水躍消能的消能率一般為15～40％，出池水流紊動仍較為劇烈，過半余能將被攜帶至海漫下游，從而導致河床及下游段建筑物的嚴重淘刷，甚至危及建筑物的自身安全。為了保障閘下的抗沖安全，水閘消能防護設施部分投資在建筑物中的占比往往較大，有的甚至達到總投資的40～50％，水閘的閘下沖刷及防護研究也成為了泄水建筑物安全論證及優化的重點及難點。國內外常見的低水頭消能主要通過設置輔助消能工、綜合消能工、多級消力池等方案來解決某些具體工程問題，這些工程措施往往投資較大，且適用性較為單一。

因此，如何尋找一種結構簡單、效果好、投資少的底流消能工程具有顯著的現實意義和工程價值。

實用新型內容

本實用新型的內容在于克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一種改善閘下沖刷的消能工程；該消能工程結構應能夠有效減輕閘下沖刷，為工程安全提供保障，并且該消能工布置簡易，易于實現，效果顯著。

本實用新型提供的技術方案是：

一種新型水閘消能設施，包括沿著水流方向依次設置的至少兩級消力池、至少兩個消力坎、護坦以及防沖槽，所述消力池與消力坎交錯分布，消力池、消力坎以及護坦的左右兩端分別對稱布置著擴散邊墻；其特征在于最后一個消力坎為上拱形消力坎，且布置在最后一級消力池的末端；所述上拱形消力坎的拱形表面凸向水流上游方向，拱形表面垂直于水平面的投影為曲線；兩個擴散邊墻均呈圓弧形擴散布置或折線形擴散布置。

所述兩個擴散邊墻的起始端分別直接連接在閘室的左右兩端；或者，兩個擴散邊墻起始端與閘室的左右兩端之間分別插接一垂直于水流方向的邊墻。

所述上拱形消力坎的拱形表面為圓弧面或若干個依次連接的平面組成。

所述上拱形消力坎的拱形表面的圓弧半徑R與上拱形消力坎的垂直水流方向長度L的關系是：10L>R>0.8L。

作為優選，擴散邊墻的擴散角度順水流漸變擴散，擴散角為30°～90°。

作為優選，所述邊墻的長度為0～20m之間。

作為優選，所述擴散邊墻的水平面投影為1/4圓弧。

本實用新型的有益效果：

(1)本實用新型通過擴散邊墻及消力池加強了閘下水流的擴散，減小閘下主流的單寬流量，減輕了水流的普遍沖刷力度。

(2)本實用新型通過弧形消力坎進一步加大池后的兩側流速，有利于池后水流的擴散，明顯了降低主副流區間的流速梯度，回流基本得到控制，兩側盤頭的局部沖刷也得到改善，由以往的回流控制的錐形淘刷，轉變為與中軸線附近相似的普遍沖刷模式，沖刷形態明顯改善。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1的平面布置圖(俯視圖)。

圖2是本實用新型實施例2的平面布置圖(俯視圖)。

圖3是本實用新型實施例3的平面布置圖(俯視圖)。

圖4是實施例1、2、3的A-A斷面圖(剖視圖)。

圖中：1、閘室；2、擴散邊墻；3、一級消力池；4、一級消力坎；5、二級消力池；6、上拱形消力坎；7、護坦(又稱海漫)；8、防沖槽；9、上游河道；10、邊墻；11、接續邊墻；圖中箭頭為水流方向。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。