[實用新型]基于挑坎的輔助消能砌塊

有效

• 申請號: 201920978065.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN210597232U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 潘馨馨;王亞琳;朱海;鮑蕭戈
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本實用新型公開了基于挑坎的輔助消能砌塊，包括泄洪段和挑坎，泄洪段右端固定連接挑坎左端，泄洪段上表面和挑坎上表面開設弧形面，弧形面上開設多個將泄洪段上的水流引入的入口段、多個引導水流碰撞的碰撞段和多個將碰撞段上的水流引出的出口段，多個入口段位于碰撞段左側，多個入口段右端連通碰撞段左端，多個出口段左端連通碰撞段右端，多個入口段和多個出口段以碰撞段為圓心呈環狀分布。利用水體的相互碰撞，增加水流內部的紊動擴散和摩擦，促使水體部分動能轉化為熱能，降低水體動能，消耗水體機械能。

技術領域

本實用新型涉及一種基于挑坎的輔助消能砌塊，屬于水力學大壩消能技術領域。

背景技術

隨著高水頭水電資源的開發趨于飽和，中低水頭水利樞紐的開發成為了新的水利資源開發的重要方向。中低水頭水利樞紐的泄水建筑物具有水頭低、流速大、水深較深的特點，容易出現水流單寬流量大、弗勞德數低的問題，致使閘下消能設施的消能率普遍較低，泄洪過程中的消能與防沖問題更加突出。

設置泄水消能結構，旨在利用工程設施，防止或減輕水流對水工建筑物及其下游河床的沖刷破壞，其原理主要是消耗、分散水流的能量，促進水流的動能最終轉變成熱量而耗損水體機械能，或使水流的動能分散以減弱對河床的破壞。

目前廣泛使用的低水頭消能方式有挑流消能、底流消能和設置輔助消能工。挑流消能具有結構簡單、施工方便、節省工程費用和對尾水變幅適應性強等優點，缺點是下游局部沖刷問題嚴重，尾水波動及霧化范圍大。在低水頭水利樞紐中，挑流消能的消能率偏低。將底流消能與輔助消能工結合，如在消力池內設置淹沒式沖擊墩，水流在消力池中發生淹沒式水躍，并在通過沖擊墩時，可以實現分流、轉向、沖擊挑流。該方法的消能率較高，但輔助消能工容易產生空蝕空化問題，破壞樞紐結構，需要定期更換。

因此，仍有待于對挑流消能、底流消能和設置輔助消能工的綜合消能結構進行優化。降低水流對輔助消能工的沖擊破壞程度的同時，提高整體消能率，降低工程量和工程造價。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于挑坎的輔助消能砌塊，使下泄水流能量快速消耗，減少對下游河床沖刷的挑流坎。

為達到上述目的，本實用新型提供基于挑坎的輔助消能砌塊，包括泄洪段和挑坎，泄洪段右端固定連接挑坎左端，泄洪段上表面和挑坎上表面開設弧形面，弧形面上開設多個將泄洪段上的水流引入的入口段、多個引導水流碰撞的碰撞段和多個將碰撞段上的水流引出的出口段，多個入口段位于碰撞段左側，多個入口段右端連通碰撞段左端，多個出口段左端連通碰撞段右端，多個入口段和多個出口段以碰撞段為圓心呈環狀分布。

優先地，挑坎上的弧形面左端高度低于挑坎上的弧形面右端高度。

優先地，每兩個入口段、一個碰撞段和每兩個出口段相互連通組合形成X形的交叉引流槽道，兩個入口段之間的夾角為60°-64°，相鄰的入口段和出口段之間夾角為108°-115°，兩個出口段之間的夾角為70°-80°。

優先地，多個入口段和多個出口段均為開設在弧形面上的引流槽道，引流槽道橫截面為倒梯形，引流槽道斜面與水平面的夾角為55°-60°；碰撞段為開設在弧形面上的圓柱形凹槽。

優先地，挑坎的挑角為20°-25°。

優先地，出口段的軸線與水平線的角度為50°-55°。

優先地，碰撞段的直徑為引流槽道寬度的3.0-3.5倍。

本實用新型所達到的有益效果：

(1) 下泄水流部分進入X形槽道入口段，由槽道引流、分流，改變運動跡線，這部分水流在X形槽道中部的類圓柱體碰撞區發生碰撞。利用水體的相互碰撞，增加水流內部的紊動擴散和摩擦，促使水體部分動能轉化為熱能，降低水體動能，消耗水體機械能；