[發(fā)明專(zhuān)利]一種單邊擴(kuò)散與斜切挑坎結(jié)合的消能設(shè)施

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110973448.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113605306A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉亞坤;張帝;岑嘉豪;吳劍;張志強(qiáng);楊姣;劉春明;張棟;鄧楊玉;劉強(qiáng);佟新;郭子君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02B3/06
• 分類(lèi)號(hào): E02B3/06;E02B3/10;E02B8/06
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發(fā)明屬于水利水電泄水建筑技術(shù)領(lǐng)域，提供一種單邊擴(kuò)散與斜切挑坎結(jié)合的消能設(shè)施，包括一個(gè)挑坎頂墻、兩個(gè)挑坎導(dǎo)墻和一個(gè)挑坎基座。一方面，本發(fā)明的斜切挑坎可靈活調(diào)整長(zhǎng)度及高度，通過(guò)其對(duì)上游水流的橫向擴(kuò)散導(dǎo)流，提高水流在空中與空氣的接觸面積，改善下游水流流態(tài)，將一股較大單寬流量的水流橫向擴(kuò)散，在一定程度上降低單寬流量；另一方面，本發(fā)明的單邊擴(kuò)散結(jié)構(gòu)摒棄以往傳統(tǒng)挑坎較難控制挑射水流方向的缺點(diǎn)，其擴(kuò)散角度及偏移量處于臨界量級(jí)，可讓下泄水流霧化效應(yīng)不易影響到周邊發(fā)電建筑物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利水電泄水建筑技術(shù)領(lǐng)域，提供一種單邊擴(kuò)散與斜切挑坎結(jié)合的消能設(shè)施。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有消能技術(shù)中，消能形式主要分為四種：挑流消能、底流消能、面流消能和戽流消能，其中挑流消能的優(yōu)勢(shì)在于：

1)消能比較充分，下泄水流跌水點(diǎn)遠(yuǎn)離水工建筑物，可使下泄水流對(duì)河床的沖刷不危及周邊建筑物的安全。

2)歷史悠久，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，投資節(jié)約，適應(yīng)性強(qiáng)，可運(yùn)用于大流量泄洪。

3)施工方便，易于檢修，挑流鼻坎的體型可根據(jù)不同環(huán)境靈活變化，能夠?qū)λ鄬?dǎo)向?qū)嵤┯行Э刂啤?/p>

4)能利用不同功能的泄洪洞，組合成為三維立體泄洪結(jié)構(gòu)，形成高效泄洪消能系統(tǒng)。

挑流消能的體型設(shè)計(jì)主要分為以下種類(lèi)：連續(xù)坎、差動(dòng)坎、高低坎、斜切坎、扭曲坎、舌型坎、擴(kuò)散坎、窄縫坎等幾種單一的消能結(jié)構(gòu)。挑流消能有許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在自身或環(huán)境局限性，而目前挑流消能在實(shí)際工程中存在的不足之處在于：

1)易對(duì)下游河床造成較大沖刷破壞，對(duì)工程環(huán)境具有較高的要求，需要建筑物下游河床基巖有較高的抗沖能力。

2)空中消能效果不明顯，導(dǎo)致下游水流紊動(dòng)幅度劇烈，水面波動(dòng)大，影響范圍廣。

3)時(shí)常產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，且汛期泄流時(shí)霧化程度大、傳播范圍廣，對(duì)水電站廠(chǎng)房的選址及防霧等級(jí)有嚴(yán)格要求。

為消除下泄水流到達(dá)下游河床前的部分能量并將其與之平順連接，其間常設(shè)置不同的挑流消能設(shè)施以增加消能率、減少對(duì)下游河床的破壞及降低霧化對(duì)周邊建筑物的影響。受環(huán)境地形限制及技術(shù)水平等諸多因數(shù)影響，部分挑流消能設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，當(dāng)上游水頭和流量較大時(shí)，會(huì)加劇下游河床沖坑深度，導(dǎo)致壩基及邊坡被淘刷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)沟么髩蝺A覆，造成十分嚴(yán)重的災(zāi)難性事故；而挑射水流距發(fā)電建筑物較近時(shí)，霧化影響亦會(huì)帶來(lái)較為沉重的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)新穎、受力簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)合理、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的單邊擴(kuò)散與斜切挑坎結(jié)合的消能設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)在相同水頭和流量、不加劇發(fā)電建筑物附近霧化影響的條件下，增加消能率，減少?zèng)_坑深度，提高水利樞紐安全系數(shù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)兼具引導(dǎo)水流及消能的作用，在保證下泄水流平穩(wěn)進(jìn)入下游河床的同時(shí)，通過(guò)布置單邊擴(kuò)散式與斜切挑坎結(jié)合的鼻坎，有效降低出水口一側(cè)水電站廠(chǎng)房附近的霧化影響，減少鼻坎出口單寬流量，提高消能率，減少下游河床沖坑深度，提高水利樞紐安全系數(shù)，降低后期維護(hù)維修成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案：

一種單邊擴(kuò)散與斜切挑坎結(jié)合的消能設(shè)施，包括一個(gè)挑坎頂墻1、兩個(gè)挑坎導(dǎo)墻2、一個(gè)挑坎基座3；左挑坎導(dǎo)墻21和右挑坎導(dǎo)墻22豎直布置在挑坎頂墻1與挑坎基座3兩側(cè)，左挑坎導(dǎo)墻21的兩端與頂墻左側(cè)面11和挑坎基座左側(cè)面31固定連接，右挑坎導(dǎo)墻22的兩端與頂墻右側(cè)面12和挑坎基座右側(cè)面32固定連接，挑流鼻坎33與挑坎基座左側(cè)面31及挑坎基座右側(cè)面32固定連接，挑坎基座出口34與挑坎基座左側(cè)面31及挑坎基座右側(cè)面32不處于垂直狀態(tài)。左挑坎導(dǎo)墻21和右挑坎導(dǎo)墻22與挑坎頂墻1和挑坎基座3之間連接形成入口。