一种用于水流消能的内凹槽消力池结构的制作方法

1.本发明属于水利水电工程中使用的泄洪消能设施领域，具体涉及一种用于水流消能的内凹槽消力池结构。


背景技术：

2.在水利水电工程中，泄洪消能是工程中突出的关键性技术问题，由于消力池消能效果相对较好，故最为常见。消力池是一种水池状能促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施，能使快速下泄的急流变缓流，一般消力池的消能效果可达40%~70%，是一种有效的消能设施，工程中最为常见。
3.但常规消力池的消能方式一般是急流与消力池池壁产生撞击进行消能，但是对于大单宽流量消力池的消能效率会有所降低，出池水流仍包含有大量的余能，造成下游水流传播距离很远。因此有必要设计一种既能提高消能效率，又能缩短下游水流的传播距离。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提高消力池的消能效率，减小临底水力学指标，达到减少甚至取消消力池下游河道岸坡的防护工程，节省建设资金的目的。
5.一种用于水流消能的内凹槽消力池结构，由进水斜坡、消力池主体段、消力池尾坎、反冲板、边墙和海曼组成，进水斜坡与上游泄洪设施衔接，用于将水流导入消力池，消力池主体段、消力池尾坎和海曼的底板处设置了两个内凹槽，使消力池主体段深度从两侧向中间对称逐渐增大后减小，每个内凹槽上设置两个反冲板，消力池主体段尾部设置有消力池尾坎。
6.优选地，所述进水斜坡水平长度为l1，垂直高度为h1，其中l1：h1=3:1~6:1。
7.优选地，所述消力池尾坎反坡段水平长度为l2，垂直高度为h2，其中l2：h2=2:1~3:1。
8.优选地，所述消力池主体段的底板设置两个凹槽，凹槽倾斜面的水平段长度为a，垂直高度为d，凹槽底面宽度为b。
9.优选地，所述消力池尾坎反坡段底板设置两个凹槽，凹槽倾斜面的水平段长度为a，垂直高度为d，凹槽底面宽度为b。
10.优选地，所述消力池尾坎反坡段与海曼衔接，海曼底板设置两个凹槽，凹槽倾斜面的水平段长度为a，垂直高度为d，凹槽底面宽度为b。
11.优选地，所述b边墙高度为h，消力池主体段宽度为b，长度为l，其中l:b=2:1~3:1优选地，所述消力池主体段的两个凹槽底面分别设置了两个反冲板，反冲板高度高于边墙高度的1/2，每条凹槽内反冲板数量为2-3个，反冲板与消力池主体段为一体结构。
12.本发明的有益效果是：（1）在相同工况条件下与常规消力池相比，本发明所述的一种用于水流消能的内凹槽消力池结构的消能率能大幅度提高，出池水流稳定，下游河道的
水面波动小，同时尾坎的反坡设计可以有效的防止泥沙淤积，因此在大单宽水电站可以作为有效地消能装置。（2）消力池设置凹槽能使进水斜坡的急流水流与消力池底板接触面积更广，能提高消能效率。（3）消力池底板上设置了反冲板既可以弄过碰撞使水流消能，同时还可以通过水流自身碰撞消能。
附图说明
13.图1是本发明所述一种用于水流消能的内凹槽消力池结构的俯视图；图2是图1的
ⅰ‑ⅰ
剖面图；图3是图1的
ⅱ‑ⅱ
剖面图；图4是图1的
ⅲ‑ⅲ
剖面图；图5是图1的
ⅳ‑ⅳ
剖面图。
14.图中，1进水斜坡，2消力池主体段，3消力池尾坎，4反冲板，5凹槽，6海曼。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明进行进一步说明。
16.实施例1如图1-图5所示，本实施案例中的一种用于水流消能的内凹槽消力池结构，由进水斜坡1、消力池主体段2、消力池尾坎3、反冲板4、边墙7和海曼6组成。
17.所述进水斜坡1与上游泄洪设施衔接，用于将水流导入消力池，所述消力池主体段2、消力池尾坎3和海曼6的底板处设置了两个内凹槽5，使消力池主体段2深度从两侧向中间对称逐渐增大后减小，所述每个内凹槽上设置两个反冲板4，消力池主体段2尾部设置有消力池尾坎3。
18.如图2、图5所示，所述进水斜坡1水平长度为l1=18m，垂直高度为h1=6m，其中l1：h1=3:1。
19.如图1、图2所示，所述消力池尾坎3反坡段水平长度为l2=10m，垂直高度h2=5m，其中l2：h2=2:1。
20.如图1、图3所示，所述消力池主体段2的底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度a=5m，垂直高度d=5m，凹槽5底面宽度b=10m。
21.如图1、图4所示，所述消力池尾坎3反坡段底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度a=5m，垂直高度d=5m，凹槽5底面宽度b=10m。
22.如图1、图4，所述消力池尾坎3反坡段与海曼6衔接，海曼6底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度a=5m，垂直高度d=5m，凹槽5底面宽度b=10m。
23.如图1、图3所示，所述b边墙高度为h，消力池主体段2宽度为b=50m，长度l=150m，其中l:b=3:1如图1、图2所示，所述消力池主体段2的两个凹槽5底面分别设置了两个反冲板4，反冲板4高度为8m，每条凹槽5内反冲板4数量为3个，反冲板4与消力池主体段2为一体结构。
24.本实施案例中的一种用于水流消能的内凹槽消力池结构。消力池内为淹没水跃，流态相对稳定，消力池内大量掺气，水流紊动强烈，出池水流的波动性很小，靠近岸边的水流被导向河道中间，减轻了尾水波动对岸坡的冲刷，可缩短河道岸坡保护范围，甚至可以不
设保护，采用自然岸坡。同时尾坎反坡的设计可以防止一定的泥沙淤积，因此在中水头水电站中可以作为主要的消能工。
25.实施例2如图1-图5所示，本实施案例中的一种用于水流消能的内凹槽消力池结构，由进水斜坡1、消力池主体段2、消力池尾坎3、反冲板4、边墙7和海曼6组成。
26.所述进水斜坡1与上游泄洪设施衔接，用于将水流导入消力池，所述消力池主体段2、消力池尾坎3和海曼6的底板处设置了两个内凹槽5，使消力池主体段2深度从两侧向中间对称逐渐增大后减小，所述每个内凹槽上设置两个反冲板4，消力池主体段2尾部设置有消力池尾坎3。
27.如图2、图5所示，所述进水斜坡1水平长度l1=18m，垂直高度h1=3m，其中l1：h1=6:1。
28.如图1、图2所示，所述消力池尾坎3反坡段水平长度l2=9m，垂直高度h2=3m，其中l2：h2=3:1。
29.如图1、图3所示，所述消力池主体段2的底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度a=5m，垂直高度d=4m，凹槽5底面宽度b=10m。
30.如图1、图4所示，所述消力池尾坎3反坡段底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度为a=5m，垂直高度为d=4m，凹槽5底面宽度为b=10m。
31.如图1、图4所示，所述消力池尾坎3反坡段与海曼6衔接，海曼6底板设置两个凹槽5，凹槽5倾斜面的水平段长度为a=5m，垂直高度为d=4m，凹槽5底面宽度为b=10m。
32.如图1、图3所示，所述b边墙高度为h，消力池主体段2宽度b=50m，长度=100m，其中l:b=2:1。
33.如图1、图2所示，所述消力池主体段2的两个凹槽5底面分别设置了两个反冲板4，反冲板4高度为6m，每条凹槽5内反冲板4数量为2个，反冲板4与消力池主体段2为一体结构。
34.本实施案例中的一种用于水流消能的内凹槽消力池结构。消力池内为淹没水跃，流态相对稳定，消力池内大量掺气，水流紊动强烈，靠近岸边的水流被导向河道中间，减轻了尾水波动对岸坡的冲刷，减小了需要对岸坡进行防护的范围，节省了大量的建设资金，同时消力池内有很少泥沙淤积，排沙效果良好。
35.工作时，水流从上游通过进水斜坡流入消力池，此时通过水流与消力池底板碰撞消能，水流流入消力池底板进入凹槽，水流与凹槽内设置的反冲板相碰撞，急流沿着反冲板跃起下落后与水流自身产生碰撞，从而达到对水流消能的目的。
36.上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。