[發明專利]一種折板式尾坎消力池

在審

• 申請號: 201810260039.5
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108316256A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 吳時強;童中山;王威;王芳芳;劉圣凡
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 袁敏

本發明公開一種折板式尾坎消力池，其特征是在消力池尾坎頂部設置折板，利用下泄高速水流與尾坎及折板碰撞，實現水流流速水平方向及垂直方向反轉，在池內形成旋滾區，增強池內水流碰撞、摻混，促進池內水體的能量耗散。折板一方面與底板、尾坎間形成水平方向的水墊塘，避免傳統消力池因長度不足在尾坎處產生較集中的水流沖擊力和涌浪現象；另一方面由于折板存在增加水流出池長度，使出池水流與下游平順銜接，減弱下游沖刷，確保工程安全運行。本發明適用于有壓隧洞出口水流能量集中、消力池長度不足，具有消能率高、結構簡單、出流平順等優點。

技術領域

本發明屬于水利水電工程泄洪消能領域，涉及一種消能池。

背景技術

在水利水電泄水建筑物中，消力池是一種促使下泄水流在泄水建筑物下游產生底流式水躍，使水流由急流變為緩流的消能設施。一般可有效消除下泄水流40％～70％的動能，并可縮短護坦長度，是一種有效而濟的消能設施。水利工程中常采用挑流、底流或面流加消力池消能方式達到消能防沖的目的。然而對于下泄水流能量集中，消力池受邊界地形限制長度不足的水流消能問題，消能難度較大，在尾坎處常出現較集中的水流沖擊力和涌浪現象。尤其是對于下泄水流為有壓流情況下，消能難度更大。

發明內容

本發明針對隧洞有壓流、出口能量集中、消力池長度不足的情況，提供一種折板式尾坎整流消力池，可有效縮短消力池池長，提高消能率。為了實現本發明目的，具體采用如下技術方案：

一種折板式尾坎消力池，包括底板、消力池末端尾坎及設置于尾坎頂部向上游延伸的折板，且所述的底板、尾坎、折板形成抽屜型；所述的結構設計使下泄高速水流與尾坎及折板碰撞，在池內形成旋滾區，促使水流流速水平方向及垂直方向反轉，實現水平方向下泄水流與頂部逆溯水流相互作用，增大兩層水體間剪切力；垂直方向實現頂部水體與底部水體碰撞。極大增強了池內水流紊動、剪切和摻混，促進了池內水流的能量耗散。

優選的，所述的折板靠近消力池進口一側的形狀包括平面、曲面或組合面。有壓隧洞出口下泄水體能量集中，在尾坎、折板間常出現部分區域能量集中、兩側水體能量較弱，曲面或組合面可因地制宜增加消能率、減小工程造價(在能量集中區域折板寬度較大、在能量較弱區折板寬度相對較小)，其中曲面更能實現使出池水流平順的效果。

優選的，所述的折板(3)與尾坎(2)銜接處底面形狀包括折面型、曲面型或組合面型。

優選的，所述的折板(3)寬度為1/5～1/4的底板(1)長度，折板高度由折板的受力情況決定。本技術方案一方面在底板、尾坎、折板間形成水平方向的水墊塘；另一方面折板增加了水體流動距離，避免了傳統消力池因長度不足在尾坎處產生較集中的水流沖擊力和涌浪現象。

優選的，所述的底板與折板底部間垂直距離大于等于1倍躍后水深。本技術方案一方面使下泄水流在消力池內最大限度實現完整水躍，增加池內水體紊動；另一方面增加消能空間，增大消能率。

優選的，所述的邊墻(4)為對稱式、收縮式或突擴式。本技術能適用于下泄水流能量集中、消力池出口受地形限制不能形成規則邊墻情況。

有益效果：

本發明利用消力池尾坎頂部設置折板，使底板、尾坎、折板形成抽屜型，利用下泄高速水流與尾坎及折板碰撞，在池內形成旋滾區，促使水流流速水平方向及垂直方向反轉，實現水平方向下泄水流與頂部逆溯水流相互作用，增大兩層水體間剪切力；垂直方向實現頂部水體與底部水體碰撞。極大增強了池內水流紊動、剪切和摻混，促進了池內水流的能量耗散。由于折板的存在，一方面在底板、尾坎、折板間形成水平方向的水墊塘，另一方面折板間接增加了水體流動距離，避免了傳統消力池因長度不足在尾坎處產生較集中的水流沖擊力和涌浪現象，使出池水流與下游平順銜接，減弱下游沖刷，實現整流消能的目的。

附圖說明

圖1為折板式尾坎消力池剖面圖。

圖2為折板式尾坎消力池俯視圖。