差动式挑流坎及带有差动式挑流坎的消力池的制作方法

本实用新型涉及水力学大坝消能技术领域，尤其涉及一种差动式挑流坎及带有差动式挑流坎的消力池。

背景技术：

在水利水电工程中，泄洪建筑物是水库安全的保证，也是发挥工程效益的关键。目前针对大单宽流量低弗洛德数(Fr.＜4.5)水跃，主要采用的设计为宽尾墩设计和T型墩消能方案。

T型墩消能方案是借助T型墩及围坎对水流的分散、撞击、参混、分割等作用，在坎前形成强迫水跃后，在坎后形成二次旋滚与尾水相接，池内水流与下游退水渠能较好的衔接，流态类似消力戽的水流流态。T型坎与综合式消力池相比，消能工体积较小且效能利率高，可缩短消力池长度。但当下泄水流中掺杂石块时，石块在水流的带动下易撞击尾坎引起磨损，消能工破坏之后进行维修难度较大且耗资巨大。

宽尾墩是利用闸墩尾部的急剧加厚，使过水断面突然收缩，导致水流在在竖面上产生收缩射流，加大了水流入池前的能量消耗。但当上下游水位落差较大时，宽尾墩纵向拉开的下泄水流会集中跌落到较小的区域内，对该区域消力池产生较大的冲击动压和冲击压力，使该区域损坏严重。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种使水流能量迅速耗散，减少对下游的冲刷的差动式挑流坎以及带有该差动式挑流坎的消力池。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种差动式挑流坎，包括多个相间隔设置在消力池内的坎体；所述坎体的第一端到相对第二端逐步上翘，在所述坎体上形成供水流逐渐上挑通过的呈弧形曲面的迎水面。

优选地，所述坎体的上翘角度为20°-45°。

优选地，多个所述坎体沿所述消力池宽度方向间隔排列。

优选地，所述坎体的宽度为所述消力池宽度的1/10-1/3。

本实用新型还提供一种带有差动式挑流坎的消力池，包括消力池、以及以上任一项所述的差动式挑流坎；所述差动式挑流坎设置在所述消力池内。

优选地，所述差动式挑流坎的多个坎体沿所述消力池的宽度方向间隔布置其中。

优选地，所述消力池包括池体、与所述差动式挑流坎相对设置在所述池体下游端的尾坎。

优选地，所述坎体的高度为所述尾坎高度的0.5-3倍。

优选地，所述尾坎的迎水面相对水平面向上倾斜。

优选地，所述尾坎的迎水面的倾斜角度为20°-60°。

本实用新型的有益效果：通过差动式挑流坎可降低消力池前段涌浪高度、缓和消力池后段漩滚强度，并防止块石在消力池内滞留；可提高低弗洛德数(Fr＝1.5-4.5)下泄水流的效能率，并减少对下游的冲刷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的带有差动式挑流坎的消力池的平面结构示意图；

图2是图1的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、2所示，本实用新型一实施例的带有差动式挑流坎的消力池，包括消力池1以及差动式挑流坎；差动式挑流坎设置在消力池2内。

其中，差动式挑流坎包括多个间隔布置的坎体2。优选地，多个坎体2沿消力池1的宽度方向间隔排列。消力池1内水流通过时从坎体2的第一端到第二端。

坎体2的第一端到相对第二端逐步上翘，在坎体2上形成呈弧形曲面的迎水面20，供水流逐渐上挑通过。水流经过坎体2时分成两股水流，第一股水流A(如图中带箭头的实线)沿坎体2的迎水面20上挑，出坎体2后向两侧扩散，同时受惯性作用继续上挑到最大高度后跌落。第二股水流B(如图中带箭头的虚线)从坎体2之间通过，沿消力池1底部贴底流动，在坎体2尾部位置向两侧扩散，继续流动至消力池1尾部。

为更好使得坎体2上水流向两侧扩散，并挑流至上层水深位置，坎体2的上翘角度为20°-45°，即第二端相对第一端上挑的角度为20°-45°。

此外，坎体2的宽度为消力池1宽度的1/10-1/3。沿水流前进方向看，坎体2设置在消力池1内的1/4-3/4位置处。

其中，消力池1包括池体11、与差动式挑流坎相对设置在池体11下游端的尾坎12。尾坎12为一整体长条状结构，沿消力池1的宽度延伸。差动式挑流坎的多个坎体2分别以其宽度方向平行尾坎12长度方向设置。

尾坎12的迎水面121相对水平面向上倾斜，使得水流通过坎体2后，沿着尾坎12的迎水面121上挑前进。如图2所示，第二股水流B在坎体2尾部位置向两侧扩散，继续流动至尾坎12后受尾坎12作用上挑，出尾坎12后受惯性作用继续上挑。

优选地，尾坎12的迎水面121的倾斜角度为20°-60°。

进一步地，坎体2的高度为尾坎12高度的0.5-3倍，保证出坎体2后受惯性作用继续上挑到最大高度后的水流能够跌落到尾坎12上，继续前进。

本实用新型应用时：水流主流进入消力池1，经过坎体2时分成两股水流，第一股水流A沿坎体2的迎水面20上挑，使坎体2的消力池1上层区域形成强迫水跃，增加效能率，出坎体2后向两侧扩散，同时受惯性作用继续上挑到最大高度后跌落。第二股水流B从坎体2之间通过，沿消力池1底部贴底流动，在坎体2尾部位置向两侧扩散，继续流动至消力池1尾部，后受尾坎12作用上挑，出尾坎12后受惯性作用继续上挑。第一股水流A在跌落过程中与第二股水流B的上挑过程相碰撞，两股水流互相掺混、能量迅速耗散。

综上，本实用新型中，通过差动式挑流坎可降低消力池前段涌浪高度、缓和消力池后段漩滚强度，并防止块石在消力池内滞留；可提高低弗洛德数(Fr＝1.5-4.5)下泄水流的效能率，并减少对下游的冲刷。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。