一种底流反转对冲碰撞消能工的制作方法

本实用新型属于水利工程技术领域，特别是涉及到一种底流反转对冲碰撞消能工。

背景技术：

底流消能就是利用下游尾水作用形成的水跃进行消能。它能适应各种水头和不同的地质情况。底流消能具有流态稳定、消能效果较好，对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化影响很小等优点。

采用底流消能要修建与流量相对应的消力池，并要注意确保消力池中水跃的形成以及保持一定的淹没度。消力池的深度与长度是工程造价的主要因素。设计一种结构合理，能够缩小消力池长度的消能工，势在必行。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种底流反转对冲碰撞消能工，通过合理化的结构设计，在达到消能效果的同时缩小消力池的长度，降低工程造价。

一种底流反转对冲碰撞消能工，其特征是：包括泄流槽、消力池、水流回流墩、尾水渠，所述消力池的一端与泄流槽固定连接，消力池的另一端与水流回流墩固定连接；所述水流回流墩的迎水面为圆弧形结构，水流回流墩的圆弧方向与水流方向一致；所述尾水渠与水流回流墩固定连接。

所述水流回流墩迎水面的圆心角为195°～205°，水流回流墩的圆弧直径为消力池中入池侧水流深度的2.5倍。

所述水流回流墩的迎水面上设置有抗磨防蚀层。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

上游水流经泄流槽进入消力池，高速水流遇到水流回流墩的作用，水流流向发生沿程变化，直至水流流向逆转，与泄流槽和消力池的水流流向相反。此时两股水流发生碰撞摩擦，消除水流中的动能，减小下游河床的冲刷。最后水流经过尾水渠与原河道连接。

本实用新型通过两股方向相反的水流碰撞摩擦消除水流中的动能，可以大大缩小消力池的长度、同时它也改变了水跃消能方式，并且降低工程造价，尤其适用于有水位落差的水工建筑物泄水部位的消能。本实用新型消能效率高；尾水水流平稳；消力池的长度大大缩小，有效降低工程造价，缩短工期。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为传统消能工的结构示意图。

图2为本实用新型一种底流反转对冲碰撞消能工的结构示意图。

图3为本实用新型一种底流反转对冲碰撞消能工的工作原理图。

图中1-泄流槽、2-消力池、3-水流回流墩、4-尾水渠。

具体实施方式

如图2所示，一种底流反转对冲碰撞消能工，其特征是：包括泄流槽1、消力池2、水流回流墩3、尾水渠4，所述消力池2的一端与泄流槽1固定连接，消力池2的另一端与水流回流墩3固定连接；所述水流回流墩3的迎水面为圆弧形结构，水流回流墩3的圆弧方向与水流方向一致；所述尾水渠4与水流回流墩3固定连接。

所述水流回流墩3迎水面的圆心角为195°～205°，水流回流墩3的圆弧直径为消力池2中入池侧水流深度的2.5倍。

所述水流回流墩3的迎水面上设置有抗磨防蚀层。

工作原理：

如图3所示，水流回流墩3的直径R是消力池2入池设计水深的2.5倍。角∠COB的度数在15°～25°之间。

设消力池2的入池水流流速为v₀，水流到达水流回流墩3时流速变化很小，可以认为不变。此时水流受水流回流墩3的作用，流向开始发生变化，沿水流回流墩3做圆周运动，水流到达水流回流墩3的顶部B时，流速变化为：

列A点与B点的能量方程

变化可得：

由(2)式可知，B点水流翻转回流时的流速大小v_B取决于流入消力池2的水流流速v₀＝v_A和水流回流墩3的直径R。实际工程中v_B恒大于零。这样经过B点从C点射出的水流与泄流槽1流入的水流相互对冲碰撞。加之水流回流墩3的整个区域中都充满水体，使得在该区域中水体紊动剧烈，可以消除大部分能量。

工作流程：

上游洪水经泄流槽1进入消力池2，高速水流遇到水流回流墩3的作用，水流流向发生沿程变化，直至水流流向逆转，与泄流槽1、消力池2的水流流向相反。此时两股水流发生碰撞摩擦，消除水流中的动能，减小下游河床的冲刷。最后水流经过尾水渠4与原河道连接。