一种水利工程中底流消能的消能防冲结构的制作方法

本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种有利于除险加固水闸消能防冲的分隔墙式消能防冲结构。

背景技术：

根据2013年全国水利工程基本情况普查结果，我国过闸流量5立方米每秒及以上的水闸97019座，主要分布在江苏、湖南、浙江、广东和湖北五省，共占54.8％。平原水闸的闸下消能防冲关系到水闸结构自身的稳定性以及闸下河道、堤防的安全。根据全国水闸安全普查工作的不完全统计，水闸的各类安全隐患中，闸下游消能防冲设施严重损坏占42％左右。对于建设年代久远的水闸，往往存在局部混凝土老化、粗骨料外露、钢筋锈蚀，致使岸墙、翼墙、闸室闸墙等产生大量裂缝等隐患。

在对水闸进行除险加固时往往需要对闸墩增设支撑体、翼墙新建钢筋混凝土加固体(L型墙)等处理。水闸除险加固对闸墩及翼墙的处理虽然增加了结构的稳定，但诸如翼墙新建钢筋混凝土(L型墙)等改变了水闸泄洪时水流的出流边界，容易产生偏流、主流集中及折冲水流等不良流态，加剧闸下河道与岸坡的冲刷，影响水闸的安全运行。因此，消除闸下的不良水流流态，均化闸下水流流速分布，降低河床最大流速，减轻闸下河床和岸坡冲刷是非常必要的。

综上所述，提供一种有利于除险加固水闸消能防冲的分隔墙式消能防冲结构，有效解决除险加固水闸的闸下消能防冲，是水利工程技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种水利工程中底流消能的消能防冲结构，来消除主流受下游翼墙加固体边界挤压而产生不良水流流态，均化闸下水流流速分布，降低河床最大流速，减轻闸下冲刷的作用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种水利工程中底流消能的消能防冲结构，包括在上游多孔闸室段设置的闸墩，在下游翼墙设置的下游翼墙加固体；所述下游翼墙加固体为一段贴合下游翼墙设置的墙体；所述闸墩尾部设置消力池；所述消力池的前段设置分隔墙，所述分隔墙连接边孔闸墩尾部并与消力池底板垂直相交。

进一步的，所述的分隔墙高度满足以下要求：

H_max≤h₂≤h₁，

其中，h₁为闸墩高度，h₂为所述分隔墙竖直隔墙高度，H_max为水闸泄水时以消力池底板起算的下游最大水深。

进一步的，所述的分隔墙厚度小于或等于闸墩厚度。

进一步的，所述的分隔墙长度为闸墩末端到消力池斜坡末端的距离。

进一步的，所述消力池末端设置消力池尾坎。

进一步的，所述的分隔墙采用强度与闸墩相同的钢筋混凝土结构。

本发明的有益效果是：本发明提供的消能防冲结构，消除了因主流受下游翼墙加固体边界挤压而产生不良水流流态，均化闸下水流流速分布，降低了河床最大流速，减轻闸下冲刷的作用，保证了闸下河道、堤防的安全，且结构简单，可推广使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明分隔墙式消能防冲结构平面布置；

图2为本发明分隔墙式消能防冲结构纵剖面图；

图中：1、上游多孔闸室段；2、闸墩；3、分隔墙；4、下游翼墙；5、下游翼墙加固体；6、消力池；7、消力池尾坎。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1和图2所示，一种水利工程中底流消能的消能防冲结构，包括在上游多孔闸室段(1)设置的闸墩(2)，在下游翼墙(4)设置的下游翼墙加固体(5)；所述下游翼墙加固体(5)为一段贴合下游翼墙设置的墙体；所述闸墩(2)尾部设置消力池(6)；所述消力池(6)的前段设置分隔墙(3)，所述分隔墙(3)连接边孔闸墩(2)尾部并与消力池(6)底板垂直相交。

进一步的，所述的分隔墙(3)高度满足以下要求：

H_max≤h₂≤h₁，

其中，h₁为闸墩高度，h₂为所述分隔墙竖直隔墙高度，H_max为水闸泄水时以消力池底板起算的下游最大水深。

进一步的，所述的分隔墙(3)厚度小于或等于闸墩厚度。

进一步的，所述的分隔墙(3)长度为闸墩末端到消力池斜坡末端的距离。

进一步的，所述消力池(6)末端设置消力池尾坎(7)。

进一步的，所述的分隔墙(3)采用强度与闸墩(2)相同的钢筋混凝土结构。

水闸泄流时分隔墙可有效将两边孔受下游翼墙加固体挤压而的下泄水流与相邻闸孔进行隔离，消除了两边孔下泄水流的向中部集中现象，使水流沿设置的路径进行流动，防止偏斜水流的产生，并使水流断面流速分布得到均化，减小对下游河床及岸坡的冲刷。

实施例:工程水闸共16孔，每孔净宽4.2m，闸室总宽81.24m，闸顶高程19.5m，闸底高程7.5m，采用消力池消能，消力池底高程5.0m。闸门为平板直升钢闸门。上游翼墙圆弧半径为50m，下游翼墙为重力式浆砌块石结构，圆弧半径为40m。针对下游翼墙加固改变水流的边界条件，导致出闸水流受到边界挤压而主流集中，局部流速增大，冲刷加剧等现象，提出了利用本发明消除出闸水流偏流、主流集中、减轻冲刷的方法。

消力池底部高程为5.00m，闸墩末端到消力池斜坡末端长度为12.00m，闸底板高程为7.50m，闸墩厚度为0.75m，消力池底部水平段长度为30.00m，在1#、2#闸孔以及15#和16#闸孔(从一端到另一端编号)之间增加分隔墙，分隔墙长度为12.00m，分隔墙顶高程与下游最高水位相同，为11.50m。其中分隔墙厚度为0.40m，分隔墙的高度为6.50m，消力池尾坎高度为2.40m，坎顶高程为7.40m。

表1给出了有无分隔墙作用下防冲槽末断面水流流速分布对比(上游水位16.0m，下游水位11.0m，过闸流量800m³/s)。

表1有无分隔墙作用下消力池末断面水流流速分布对比(m/s)

两侧分隔墙的建立，有效的将两边孔与相邻闸孔进行隔离，水闸泄流时分隔墙可有效将两边孔受下游翼墙加固体挤压而下泄的水流与相邻闸孔进行隔离，消除了两边孔下泄水流的向中部集中现象，使水流沿设置的路径进行流动，防止偏斜水流的产生，并使水流断面流速分布得到均化，减小对下游河床及岸坡的冲刷。

以上所述的仅是本发明的实施例，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。