专利名称：一种不连续式外凸型阶梯消能工的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水利工程领域，具体涉及一种防洪泄洪工程中的阶梯消能工。
背景技术：
水利工程泄水建筑物的消能问题，一直是水利工作者关注和研究的重点。在泄水建筑物的三大消能(底流、面流、挑流)方式中，底流消能方式在中低水头泄水建筑物中占有较大的比例。底流消能将泄水建筑物(溢洪道、拦河间等)的泄流能量主要集中在下游消力池消能，由此，一方面消力池既长又深，工程量和投资较大；另一方面，当陡槽末端入池流速V >16m/s时，消力池内设置的消力墩等辅助消能工易空蚀破坏，否则需要增加消力池的深度和长度，或者在陡槽段上设置多级(两级或以上)消力池，大大增加了工程量和投资。二十世纪八十年代以来，阶梯消能技术在国内外泄水建筑物得到研究和应用。据有关资料统计，目前国内外泄水建筑物研究和采用的阶梯消能工主要为连续式的内凹型阶梯，如中国发明专利ZL200810045979(发明名称全断面阶梯消能工)中就公开了一种连续式的阶梯消能工，此类型阶梯消能工主要应用在坡度较陡的溢流坝上，对于一些坡度较缓的溢洪道陡槽段和拦河间陡坡段，应用极为不便，由此造成阶梯体型结构较复杂、施工难度大，明显增大工程量和投资。
实用新型内容本实用新型的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种结构简单、施工容易、 能够有效应用于坡度较缓的溢洪道陡槽段的阶梯消能工。本实用新型通过以下技术方案实现本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工，包括设置在溢洪道陡槽段的多级外凸型阶梯跌坎，所述外凸型阶梯跌坎不连续地分布于溢洪道陡槽段上。本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工中，所述溢洪道陡槽段的坡度优选为 1 2 1 7. 23。本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工中，所述外凸型阶梯跌坎的阶梯高度为0. 25 0. 5mO本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工中，所述外凸型阶梯跌坎的间距随陡槽段坡度的减缓而增大。进一步的，本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工中，所述外凸型阶梯跌坎的间距优选为4. 3 5. 2m。本实用新型所述的不连续式外凸型阶梯消能工中，所述陡槽段连接设置有消力池。本实用新型提供的不连续式外凸型阶梯消能工适用于各类型坡度较缓的溢洪道或拦河间陡槽段，具有体型简单、施工方便、消能率高、实用性强和适用性广、安全性好、工程投资省等特点，能够增大槽面泄流摩阻、紊动掺气和漩滚消能，降低流速，消杀陡槽段泄流能量，大大减小了陡槽段末端下游消力池尺寸，或使原溢洪道陡槽段上的多级消力池缩减为只有陡槽段末端的一级消力池，从而简化下游消能设施，缩短施工期，节省工程投资。 此外，利用泄流在阶梯陡坡段自上而下逐级下跌、沿程掺气增加水流复氧能力，可提高下游河道水流溶解氧含量，在一定程度上改善下游河道水质和生态环境。
图1是连续式内凹型阶梯消能工的剖面图。图2是本实用新型提供的不连续式外凸型阶梯消能工的剖面图。图3是实施例1所述不连续式外凸型阶梯消能工剖面图。图4是实施例2所述不连续式外凸型阶梯消能工剖面图。图5是实施例3所述不连续式外凸型阶梯消能工剖面图。图6是实施例3所述不连续式外凸型阶梯消能工陡槽段剖面放大图。图7是实施例4所述不连续式外凸型阶梯消能工剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。如图1所示，在常规的水利工程中，通常采用连续式的内凹型阶梯消能工，这种内凹型的阶梯消能工适合应用于坡度较陡的溢流坝，不适合坡度较缓的溢洪道陡槽段。如图2 所述，本实用新型提供的不连续式外凸型阶梯消能工包括设置在溢洪道陡槽段2的多级外凸型阶梯跌坎1，所述外凸型阶梯跌坎1不连续地分布于溢洪道陡槽段2上。实施例1如图3所示，在溢洪道陡槽段上设置多级不连续的外凸型阶梯跌坎，陡槽段坡度为1 4，阶梯跌坎高度为0.25m，阶梯跌坎的间距为4. 8m，陡槽段下游设置有消力池。工程运行的泄洪流量达约16%i7s (单宽流量约8. 4m3/m · s)，下游消力池水跃稳定，消能充分， 且陡槽段和阶梯跌坎均完好无损，未产生空蚀破坏。实施例2如图4所示，在溢洪道设置三级陡槽段，一、三级陡槽段坡度为1 4，二级陡槽段坡度为1 7. 23，陡槽段上共设置36级不连续式外凸型阶梯跌坎，各级阶梯跌坎高度为 0. 35m，一、三级陡槽段阶梯跌坎间距为4. 3cm，二级陡槽段间距为5. 17m。实施例3如图5所示，拦河闸下游设置有一级消力池3和二级消力池4，两级消力池之间的陡槽段上设置8级不连续式外凸型阶梯跌坎。如图6所示，第1、2阶梯跌坎坎高为0. 3m, 3 8级阶梯跌坎高度为0. 35m。工程运行泄洪流量达约1830m3/S (单宽流量约13m3/m -s)， 一级消力池3内形成稳定水跃，水流经陡槽段及阶梯跌坎后，流速降低，在二级消力池4内产生稳定水跃，陡槽面和阶梯跌坎均完好无损。实施例4如图7所示，溢洪道陡槽段分三级，第一、三级陡槽段坡度为1 4，第二级陡槽段坡度为1 6.79。第一级陡槽段设置8级阶梯，其中第一级阶梯跌坎高度为0. :35m，第2 8级阶梯跌坎高度为0. 5m。
权利要求1.一种不连续式外凸型阶梯消能工，包括设置在溢洪道陡槽段的多级外凸型阶梯跌坎，其特征在于所述外凸型阶梯跌坎不连续地分布于溢洪道陡槽段上。
2.根据权利要求1所述的不连续式外凸型阶梯消能工，其特征在于所述溢洪道陡槽段的坡度为1 2 1 7.23。
3.根据权利要求1所述的不连续式外凸型阶梯消能工，其特征在于所述外凸型阶梯跌坎的高度为0. 25 0. 5m。
4.根据权利要求1所述的不连续式外凸型阶梯消能工，其特征在于所述外凸型阶梯跌坎的间距随陡槽段坡度的减缓而增大。
5.根据权利要求4所述的不连续式外凸型阶梯消能工，其特征在于所述外凸型阶梯跌坎的间距为4. 3 5. 2m。
6.根据权利要求1至5任一项所述的不连续式外凸型阶梯消能工，其特征在于所述陡槽段连接设置有消力池。
专利摘要本实用新型公开了一种不连续式外凸型阶梯消能工，包括设置在溢洪道陡槽段的多级外凸型阶梯跌坎，所述外凸型阶梯跌坎不连续地分布于溢洪道陡槽段上。本实用新型提供的阶梯消能工能够有效应用于水利工程中，尤其适用于坡度较缓的地形，具有体型简单、施工方便、消能率高、实用性强和适用性广、安全性好、缩短施工期，节省工程投资等特点，能够有效增大槽面泄流摩阻、紊动掺气和漩滚消能，降低流速，消杀陡槽段泄流能量，从而起到良好的消能防冲效果。
文档编号E02B8/06GK202073075SQ20112014398
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者何小惠, 朱红华, 程永东, 罗岸, 赖翼峰, 钟伟强, 钟勇明, 陆汉柱, 陈卓英, 黄健东, 黄智敏 申请人:广东省水利水电科学研究院