[發(fā)明專利]鑷子形水舌橫向碰撞消能工

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010897046.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111979989B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁奕;唐科明;漆力健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E02B8/06
• 分類號(hào): E02B8/06
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周敏

本發(fā)明提出一種鑷子形水舌橫向(水流左右方向)碰撞消能工，在采用挑流消能方式的泄水建筑物末端底板上，如溢流壩面、溢洪道泄槽或者泄洪洞末端，沿水流方向設(shè)置一上游段(前端，即迎流端)尖角設(shè)計(jì)的、類似于梭形的分流墩，將原泄槽水流分為左右兩股水流。分流墩尾部漸漸縮窄，同時(shí)挑坎寬度也漸漸縮窄使兩股水流的內(nèi)外兩側(cè)邊界都進(jìn)行收縮，挑坎底板設(shè)計(jì)成反弧型，左右兩股水流從挑坎挑出后，水舌在空中相遇從而產(chǎn)生橫向(左右方向)碰撞。由于水流流速高，碰撞后水舌在橫向產(chǎn)生散裂，達(dá)到橫向分散水舌的目的，從而達(dá)到降低下游沖刷的效果，解決工程的泄洪消能難題，特別針對(duì)高水頭、大流量、窄河谷工程，能夠進(jìn)一步提高消能效率，進(jìn)一步減輕水流對(duì)下游河床沖刷破壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利水電工程中的泄洪消能領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于泄洪建筑物出口挑坎水舌橫向碰撞的消能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

我國(guó)水能資源的70％集中于西南地區(qū)，該地區(qū)很多水利水電工程的特點(diǎn)是水頭高、流量大、河道狹窄，泄洪消能是工程建設(shè)的關(guān)鍵性技術(shù)難題。為了滿足高水頭、大流量、窄河谷工程的消能防沖要求，將下泄高速水流盡量沿縱向(上下游方向)拉伸分散，使水舌落水區(qū)域遠(yuǎn)離樞紐大壩等工程建筑物，同時(shí)避免對(duì)下游河道左右岸岸坡、坡腳的沖刷成為重要的研究?jī)?nèi)容，如窄縫消能工。但由于窄縫消能工是在出口前對(duì)泄流寬度突然進(jìn)行收縮，加大泄流出口高度，高速水流離開(kāi)挑坎后，在慣性的作用下，橫向很難明顯分散，水舌橫向仍然很集中，窄縫挑流水舌只是沿縱向拉伸了，水舌落水形狀呈“I”形狀，落水區(qū)水墊塘或河床仍然面臨較大的水舌入水沖擊力。

水舌空中碰撞是分散挑流水舌的有效措施，傳統(tǒng)的挑流水舌空中碰撞消能僅僅是在垂直方向碰撞，即兩層挑流水舌在下落過(guò)程中，在空中交匯產(chǎn)生碰撞，從而使水舌散裂，增大落水區(qū)域面積，從而減小下游落水區(qū)水面單位面積的入流量，使原水舌的能量通過(guò)碰撞散裂達(dá)到分散，可大幅度降低對(duì)下游的沖擊壓力，達(dá)到保護(hù)下游消能設(shè)施(如水墊塘)和河床的目的。下泄水舌在下游消能區(qū)入水后，通過(guò)與消能區(qū)水體的摩阻、強(qiáng)烈紊動(dòng)摻混、剪切等消能過(guò)程，流速進(jìn)一步降低，達(dá)到與下游河道的平順銜接的效果。

實(shí)際上，不少狹窄工程，盡管下游河道狹窄，對(duì)窄縫一條線似挑流水舌形狀而言，對(duì)水舌適當(dāng)進(jìn)行橫向擴(kuò)散的空間還是有的，而窄縫挑流消能的缺點(diǎn)就是水舌橫向太集中，橫向基本沒(méi)有擴(kuò)散或者擴(kuò)散很小，給下游河道水面橫向留出的“空檔”太寬。這就意味著，從橫向分散水流角度來(lái)說(shuō)，下游河道還有泄洪消能潛力可以挖掘，如何挖掘利用好下游河道的泄洪消能潛力，對(duì)解決工程泄洪消能問(wèn)題以及節(jié)約投資具有重要意義。目前泄洪挑流水舌在垂直(上下)方向進(jìn)行碰撞消能的消能工已經(jīng)有一些研究成果，也有已竣工的相關(guān)工程，有代表性的是二灘水電站和溪洛渡水電站等，都采用的是表中孔水舌空中碰撞消能，對(duì)水舌橫向空中碰撞消能的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種鑷子形水舌橫向(水流左右方向)碰撞消能工，通過(guò)使水舌橫向(水流左右方向)進(jìn)行分散和碰撞，達(dá)到分散水舌的作用，降低下游沖刷，解決工程的泄洪消能難題，特別針對(duì)高水頭、大流量、窄河谷工程，能夠進(jìn)一步提高消能效率，進(jìn)一步減輕水流對(duì)下游河床沖刷破壞。

本申請(qǐng)的發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)高水頭、大流量、窄河谷工程采用挑流泄洪消能方式，如果在將挑流水舌進(jìn)行縱向拉伸的同時(shí)，能夠采取工程措施，在確保水流不沖刷左右岸坡、坡腳的情況下，對(duì)水舌橫向適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分散，挖掘河道橫向泄洪消能的潛力，是減輕水流對(duì)下游河床沖刷程度的有力措施。水舌在空中橫向碰撞本身也有消能的作用，碰撞散裂達(dá)到分散水流能量的目的。