用于高速水流的消力池结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种消力池结构，尤其是公开了一种用于高速水流的消力池结构，属于水工建筑物设计制造【技术领域】。提供一种消能效果好，布置受地形、地质条件限制小的用于高速水流的消力池结构。所述消力池结构包括护坦段、高速水流引导洞和消力池本体，所述的消力池本体沿水流方向布置在所述高速水流引导洞的尾端与所述护坦段的首端之间，在所述消力池本体的首端与所述高速水流引导洞的尾端之间还设置有缓坡过渡段，所述的消力池结构还包括跌坎池，所述跌坎池布置在所述消力池本体的底部，在所述跌坎池与所述缓坡过渡段尾端的连接处还设置有消力跌坎。
【专利说明】用于高速水流的消力池结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种消力池结构，尤其是涉及一种用于高速水流的消力池结构，属于水工建筑物设计制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着国家对水电清洁能源的需求，修建大量的水电站，相应修建了用于泄洪的高流速泄洪洞。针对低水头、大流量或受下游地质、地形条件限制，泄洪洞出口常采用底流消能。底流消能最具代表性工程措施就是消力池，如图3所示
[0003]为了保证消力池内能形成水跃，消力池底高程较低，从而泄洪洞出口与消力池之间需要一定长度的连接段，使得泄洪洞出口与消力池顺利连接。
[0004]常见的连接方式为斜坡式，该结构形式简单，施工方便，对于水头较低、单宽流量较小，地形、地质条件不太受限的泄洪洞出口常采用该连接方式。
[0005]现有的这种斜坡连接消力方式具有以下的缺点:
[0006]1、斜坡连接式消力池内水面波动剧烈，出坎水流不平顺，消力池出池水流易出现二次跌落现象，下游冲刷较为严重，所需的防护工程量和难度较高；
[0007]2、斜坡连接段消耗能量较低，因此消力池临底流速较高，底板掺气浓度低，脉动压力较大，若加上残留在消力池内的施工弃渣、岸边滚石、施工缝等其他因素，易发生空蚀破坏；
[0008]3、随着泄洪规模越来越大，消力池单宽流量逐渐增加，消力池、护坦长度随之增加，造成开挖量和混凝土量大，工程造价较高。
实用新型内容
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种消能效果好，布置受地形、地质条件限制小的用于高速水流的消力池结构。
[0010]为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种用于高速水流的消力池结构，包括护坦段、高速水流引导洞和消力池本体，所述的消力池本体沿水流方向布置在所述高速水流引导洞的尾端与所述护坦段的首端之间，在所述消力池本体的首端与所述高速水流引导洞的尾端之间还设置有缓坡过渡段，所述的消力池结构还包括跌坎池，所述跌坎池布置在所述消力池本体的底部，在所述跌坎池与所述缓坡过渡段尾端的连接处还设置有消力跌坎。
[0011]进一步的是，所述缓坡过渡段的上表面沿纵向在其垂直面内的投影与水平面之间的夹角不超过3°。
[0012]进一步的是，所述护坦段的底板的高程高于所述缓坡过渡段的首端底板的高程。
[0013]进一步的是，在所述护坦段首端与所述跌坎池尾端的连接处还设置有垂直于水流方向的消力坎，所述消力坎的首端与所述跌坎池的尾端为缓坡过渡连接结构，所述消力坎的顶面的高程高于所述护坦段的底板的高程。
[0014]进一步的是，所述消力坎尾端与所述护坦段的首端也为缓坡过渡连接结构。
[0015]进一步的是，所述的消力跌坎由连接在所述缓坡过渡段尾端与所述跌坎池首端之间的垂直结构构成。
[0016]上述方案的优选方式是，所述跌坎池与所述的消力池本体为一体结构。
[0017]本实用新型的有益效果是:由于在现有的消力池结构上增设了一个跌坎池，并且使所述跌坎池布置在所述消力池本体的底部，在所述跌坎池与所述缓坡过渡段尾端的连接处再设置一个消力跌坎。这样，由于有消力跌坎的存在，可以使水跃在缓坡过渡段尾端的消力跌坎又叫大跌坎处形成，使水面波动得到增大，通过水流的剧烈旋滚翻腾，消能工的消能更加充分；这种大跌坎连接式的消力池消能更加充分，消力池底部流速较低，脉动压强较小，可有效减免空蚀破坏；而且这种大跌坎连接段的体型简单，受下游地质、地形条件限制较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型用于高速水流的消力池结构的结构示意图；
[0019]图2为图1的2-2剖视图；
[0020]图3为本实用新型现有消力池结构的结构示意图。
[0021]图中标记为:护坦段1、高速水流引导洞2、消力池本体3、缓坡过渡段4、跌坎池5、消力跌坎6、消力坎7、垂直结构8。
【具体实施方式】
[0022]为了便于理解决申请的技术方案，现对其中的技术术语作进一步的解释。
[0023]高速水流:流速大于20m/s水流；
[0024]底流消能:在下游出口采取一定的工程措施如消力池控制水跃位置，水流发生水跃，形成旋滚，使水流的能量通过掺气、水分子的相互撞击、摩擦而有一定程度的消耗，以减少或防止下游发生严重冲刷；
[0025]消力池:促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施；
[0026]空化:液体在常温下，由于压强降低到某一临界数值水是汽化压强以下，水流内部形成空穴、空洞或空腔的现象；
[0027]空蚀:指空化泡溃灭对建筑物或设备所造成的损伤、剥蚀或破损。
[0028]如图1、图2所示是本实用新型提供的一种消能效果好，布置受地形、地质条件限制小的用于高速水流的消力池结构。所述消力池结构包括护坦段1、高速水流引导洞2和消力池本体3，所述的消力池本体3沿水流方向布置在所述高速水流引导洞2尾端与所述护坦段I的首端之间，在所述消力池本体3的首端与所述高速水流引导洞2的尾端之间还设置有缓坡过渡段4，所述的消力池结构还包括跌坎池5，所述跌坎池5布置在所述消力池本体3的底部，在所述跌坎池5与所述缓坡过渡段4尾端的连接处还设置有消力跌坎6。由于在现有的消力池结构上增设了一个跌坎池5，并且使所述跌坎池5布置在所述消力池本体3的底部，在所述跌坎池5与所述缓坡过渡段4尾端的连接处再设置一个消力跌坎6。这样，由于有消力跌坎6的存在，可以使水跃在缓坡过渡段4尾端的消力跌坎6又叫大跌坎处形成，使水面波动得到增大，通过水流的剧烈旋滚翻腾，消能工的消能更加充分；这种大跌坎连接式的消力池消能更加充分，消力池底部流速较低，脉动压强较小，可有效减免空蚀破坏；而且这种大跌坎连接段的体型简单，受下游地质、地形条件限制较小。
[0029]同时，为了增大高速水流在消力跌坎6处的波动消能，同时，又不会增大其危害，结合现有技术中，所述护坦段I的底板的高程高于所述缓坡过渡段4的首端底板的高程的结构特点，将所述缓坡过渡段4的上表面沿纵向在其垂直面内的投影与水平面之间的夹角不超过3° ;在所述护坦段I首端与所述跌坎池5尾端的连接处还设置有垂直于水流方向的消力坎7，所述消力坎7的首端与所述跌坎池5的尾端为缓坡过渡连接，所述消力坎7的顶面的高程高于所述护坦段I的底板的高程；所述消力坎7尾端与所述护坦段I的首端也为缓坡过渡连接。
[0030]上述实施方式中，为了简化所述消力跌坎6的结构，方便建造施工，将所述的消力跌坎6设置为由连接在所述缓坡过渡段4尾端与所述跌坎池5首端之间的垂直结构8构成的结构；而且所述跌坎池5与所述的消力池本体3为一体结构。从而最最限度的简化了消力跌坎6的结构，并最大限度的减小消力池本体3及护坦段I的长度，减小开挖量和混凝土量，降低工程造价。
【权利要求】
1.一种用于高速水流的消力池结构，包括护坦段(I)、高速水流引导洞(2)和消力池本体(3)，所述的消力池本体(3)沿水流方向布置在所述高速水流引导洞(2)的尾端与所述护坦段(I)的首端之间，在所述消力池本体(3)的首端与所述高速水流引导洞(2)的尾端之间还设置有缓坡过渡段(4)，其特征在于:所述的消力池结构还包括跌坎池(5)，所述跌坎池(5)布置在所述消力池本体(3)的底部，在所述跌坎池(5)与所述缓坡过渡段(4)尾端的连接处还设置有消力跌坎(6)。
2.根据权利要求1所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:所述缓坡过渡段(4)的上表面沿纵向在其垂直面内的投影与水平面之间的夹角不超过3°。
3.根据权利要求1或2所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:所述护坦段(I)的底板的高程高于所述缓坡过渡段(4)的首端底板的高程。
4.根据权利要求3所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:在所述护坦段(I)首端与所述跌坎池(5)尾端的连接处还设置有垂直于水流方向的消力坎(7)，所述消力坎(7)的首端与所述跌坎池(5)的尾端为缓坡过渡连接，所述消力坎(7)的顶面的高程高于所述护坦段(I)的底板的高程。
5.根据权利要求4所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:所述消力坎(7)尾端与所述护坦段(I)的首端也为缓坡过渡连接。
6.根据权利要求3所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:所述的消力跌坎(6)由连接在所述缓坡过渡段(4)尾端与所述跌坎池(5)首端之间的垂直结构(8)构成。
7.根据权利要求1所述的用于高速水流的消力池结构，其特征在于:所述跌坎池(5)与所述的消力池本体(3)为一体结构。
【文档编号】E02B8/06GK204080761SQ201420627022
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】刘丽娟, 杨怀德, 刘朝清, 李进, 黄庆, 尹大芳 申请人:中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司