[發明專利]一種水平分層的窄縫消能工

有效

• 申請號: 202011110551.5
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112195879B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 刁明軍;黃桂兵;王磊;王瑤;賈旺;孫浩淼;蔣雷
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: 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

本發明公開了一種水平分層的窄縫消能工，包括底板和底板兩側對稱的邊墻，沿水流方向為依次相接的等寬段和窄縫段，所述等寬段的底板各處等寬，所述窄縫段的底板自窄縫起始端到窄縫出口端逐漸收縮；窄縫段的兩邊墻側壁橫向設置有若干橫向貫通側壁的通槽，從而在側壁上形成若干齒墩，左右兩側壁上的通槽和齒墩分別對稱設置，以左右兩個對稱齒墩為一層，形成多層齒墩，實現在將過流水體挑射的同時進行水平分層。解決現有窄縫消能工因出口水深較高，導致邊墻過高，側壁動水壓強過大威脅邊墻穩定，以及水舌不穩定性，挑距過大增加水墊塘的工程投資等問題。

技術領域

本發明屬于水利水電工程中的泄洪消能領域，特別設計一種應用于水庫泄洪時的挑流消能工。

背景技術

我國西南地區的水利水電工程具有水頭高、河谷狹窄的特點，泄流消能時常采用窄縫式消能工。但通過窄縫式消能工下泄的水流往往挑距較遠，厚度較大，具有極高的流速，因此其攜帶的能量對下游河床甚至主體建筑物具有很強的破壞能力。為了保證建筑物及下游河道的安全，實際工程中通過分散出流來增大有效摻氣和入水面積，從而實現能量的耗散和分散。

高拱壩壩身泄流時，一般布置為表孔和中孔，但中孔由于水深和壓力較大，出口流速也大，這就導致水流挑距較遠，為了達到消能效果好，實現挑距較短，需要慎重選擇挑坎類型。

通常情況下，窄縫式消能工是通過收縮出口邊墻，使水流橫向束窄、縱向拉伸，窄縫消能工體型簡單，布置靈活，適應性強。但由于出口邊墻收縮，挑離挑坎的射流水舌厚度很大而寬度很小，水舌上部“水冠”容易發生左右搖擺，增加水舌的不穩定；出口水深增大，邊墻高度增加，工程耗資加大；水深過高會造成邊墻的動水壓強過大，邊墻的不穩定性增加；同時由于高速水流收縮而產生的沖擊波也會對邊墻的穩定造成不利影響。另外，由于水體束窄后流速變大，挑距增加，不得不增大水墊塘工程規模，投資增加。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種水平分層的窄縫消能工，解決現有窄縫消能工因出口水深較高，導致邊墻過高，側壁動水壓強過大威脅邊墻穩定，以及水舌不穩定性，挑距過大增加水墊塘的工程投資等問題。

現有窄縫消能工存在的一系列問題的根本是其僅能實現水舌縱向拉伸。基于此，本發明主要構思是在現有窄縫消能工的兩側壁上對稱地從窄縫末端向窄縫起始端開設若干通槽，從而在側壁上形成左右對稱的齒墩，齒墩之間為開口。左右對稱的齒墩之間過流面相對較窄，使水體縱向拉伸；左右對稱的開口之間過流面相對較寬，實現水體水平分層，有效降低水深，減小側壁動水壓強，降低水舌的不穩定性，一定程度上減小挑距。同時，水平分層水體的相互碰撞能夠增加流動的紊動和摩擦，從而提高消能效果。

本發明提供的水平分層的窄縫消能工，包括底板和底板兩側對稱的邊墻，沿水流方向為依次相接的等寬段和窄縫段，所述等寬段的底板各處等寬，所述窄縫段的底板自窄縫起始端到窄縫出口端逐漸收縮；窄縫段的兩邊墻側壁橫向設置有若干橫向貫通側壁的通槽，從而在側壁上形成若干齒墩，左右兩側壁上的通槽和齒墩分別對稱設置，以左右兩個對稱齒墩為一層，形成多層齒墩，實現在將過流水體挑射的同時進行水平分層。

上述水平分層的窄縫消能工，進一步地，所述通槽為梯形，梯形的上底位于窄縫段出口邊緣線上，梯形的下底位于窄縫段起始端邊緣線上。

上述水平分層的窄縫消能工，進一步地，梯形槽體的開設深度相同。

上述水平分層的窄縫消能工，進一步地，所述齒墩為棱錐或/和楔形體。

上述水平分層的窄縫消能工，進一步地，窄縫段起始斷面寬度為B，末端斷面寬度為b，為了保證水平分層效果較好，優選b＝(0.4～0.5)B，窄縫段的水平長度L＝(1.5～3.0)B。

基于前述構思，上述水平分層的窄縫消能工進一步分為以下兩種結構形式。