一种新型直跌式跌水消能结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水利工程技术领域，尤其属于水利工程技术中水流消能技术领域，特别涉及一种新型直跌式跌水消能结构。
【背景技术】
[0002]在山区、丘陵地区的水沟、渠道、河流以及溢流坝的下游常常会有跌水的发生。其主要特征为水流落差低、流量较小、作用时间长。在短时间内其危害并不明显，但是由于其作用时间长，长时间冲刷破坏就可以发展为渠底破坏，冲走泥沙造成水土流失，掏空跌水下游导致垮塌等事故，破坏性大，严重影响工程的正常运行。目前对跌水的研究主要集中在流态的研究，对于跌水消能的形式研究很少，因此对新型跌水消能结构的研究很有意义，也十分有必要。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型根据现有技术的不足公开了一种新型直跌式跌水消能结构，其消能效果好，可以有效的减缓水流下泄速度，减少对下游河道长时间冲刷造成的破坏，延长了建筑物的使用寿命，保证工程长时间安全正常运行。
[0004]本实用新型通过以下方案实现:
[0005]—种新型直跌式跌水消能结构，包括设置在跌水上游的跌坎和在跌水下游河道设置的消能槽和挡水墙，挡水墙的底部嵌入河床，中部设置有三排导流孔，上部设有背水凸弧面；消能槽出口处设置有导流尾坎，导流尾坎包括迎水面，迎水凸弧面和背水凹弧面，背水凹弧面与下游河道平滑连接。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进:
[0007]所述消能槽的深度为跌水高度的0.5-0.8倍;消能槽的长度为消能槽深度的两倍。
[0008]所述挡水板的高度为跌水高度的1.5-2倍;挡水板的厚度为挡水板高度的0.1-0.2倍。
[0009]所述导流孔孔径为挡水板厚度的0.5-0.8倍;相邻导流孔之间的间距与导流孔孔径相等。
[0010]所述导流尾坎的迎水面高度与导流孔孔径相等。
[0011]所述导流尾坎的迎水凸弧面所在弧面的圆心角为120°，半径为迎水面高度的0.5-
0.8倍。
[0012]所述导流尾坎的背水凹弧面所在弧面的圆心角为30°-45°，半径为迎水面高度的5-8 倍。
[0013]本实用新型的有益性在于:本实用新型采用消能槽，挡水板以及导流尾坎相结合，使水流在消能槽中需要克服重力向上运动到导流尾坎顶部才能顺利流向下游，水流在这个过程中发生强烈的碰撞、剪切、回旋等作用，消耗了大量的能量，消能效果突出；可以有效的减缓水流下泄速度，减少对下游长时间冲刷造成的破坏，延长了建筑物使用寿命，保证工程长时间安全正常运行。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型结构不意图。
[0015]图2为本实用新型结构标示示意图。
[0016]图3为本实用新型挡水板的纵剖面图，S卩A-A剖面图。
[0017]图4为本实用新型导流尾坎结构示意图。
[0018]图中:I是跌坎，2是消能槽，3是挡水板，4是导流孔，5是导流尾坎，51是导流尾坎的迎水面，52是导流尾坎的迎水凸弧面，53是导流尾坎的背水凹弧面;H是跌水高度，hi是消能槽深度，L是消能槽长度，h2是挡水板高度，t是挡水板厚度，d是导流孔孔径，s是导流孔间距，h3是导流尾坎迎水面高度，Rl是导流尾坎迎水凸弧面半径，R2是导流尾坎背水凹弧面半径。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明。本实施方式只用于对本实用新型作进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改进和调整，但仍属于本实用新型的保护范围。
[0020]图1至图4构成本实用新型的具体实施例。
[0021]参照图1至图4，本实施例的一种新型直跌式跌水消能结构，包括设置在跌水上游的跌坎I，跌水下游河道中的消能槽2，消能槽2中间位置设置有挡水板3，挡水板3底部嵌入河床中，中部设置有三排导流孔4;消能槽2出口处设置有导流尾坎5，由迎水面51，迎水凸弧面52，和背水凹弧面53三段构成;迎水面51是一垂直布置的平面，与迎水凸弧面52和背水凹弧面53依次平滑连接，背水凹弧面53与下游河道平滑连接。
[0022]消能槽2的深度hi为跌水高度H的0.5-0.8倍;消能槽2的长度L为消能槽深度的两倍。
[0023]挡水板3的高度h2为跌水高度H的1.5-2倍;挡水板的厚度t为挡水板高度的0.Ι-Ο.2倍。
[0024]导流孔4孔径d为挡水板3厚度t的0.5-0.8倍;相邻导流孔4之间的间距s与导流孔4孔径d相等。
[0025]导流尾坎5的迎水面51高度h3与导流孔4孔径d相等。
[0026]导流尾坎5的迎水凸弧面52所在弧面的圆心角为120°，半径Rl为迎水面高度h3的0.5-0.8倍。
[0027]导流尾坎5的背水凹弧面53所在弧面的圆心角为30°-45°，半径为迎水面高度h3的5-8 倍。
[0028]河道水流经过跌坎I稳定地流向下游河道中的消能槽2，在消能槽2的前半段中发生强烈的旋转、碰撞、剪切等作用，减小了水流的能量;挡水板3的布置，使得水流不能直接通过导流尾坎5流入下游，只能通过挡水板3中开设的导流孔4流入消能槽2的后半段；同时，挡水板3还可以抬高消能槽2前半段水流的水位；由于消能槽2出口的高程低于导流尾坎5的高程，导流尾坎5顶部高程又低于挡水板3顶部高程，因此在挡水板3前后形成的水压差可以使消能槽2后半段的水流向上运动，通过导流尾坎5流入下游;在这个过程中，水流在消能槽2中发生碰撞、旋转等作用的同时，还要克服重力做功，大量的消耗了水流的能量，有效降低了水流流向下游的速度，消能效果突出。
[0029]本实用新型采用消能槽，挡水板以及导流尾坎相结合，使水流在消能槽中需要克服重力向上运动到导流尾坎顶部才能顺利流向下游，水流在这个过程中发生强烈的碰撞、剪切、回旋等作用，消耗了大量的能量，消能效果突出；可以有效的减缓水流下泄速度，减少对下游长时间冲刷造成的破坏，延长了建筑物使用寿命，保证工程长时间安全正常运行。
【主权项】
1.一种新型直跌式跌水消能结构，包括设置在跌水上游的跌坎(I)，跌水下游河道中的消能槽(2)，消能槽(2)中间位置设置有挡水板(3)，其特征在于:挡水板(3)底部嵌入河床中，中部设置有三排导流孔(4);消能槽(2)出口处设置有导流尾坎(5)，其特征在于:由迎水面(51)，迎水凸弧面(52)，和背水凹弧面(53)三段构成;迎水面(51)是一垂直布置的平面，与迎水凸弧面(52)和背水凹弧面(53)依次平滑连接，背水凹弧面(53)与下游河道平滑连接。2.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述消能槽(2)的深度(hI)为跌水高度(H)的0.5-0.8倍;消能槽(2)的长度(L)为消能槽(2)深度(hI)的两倍。3.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述挡水板(3)的高度(h2)为跌水高度(H)的1.5-2倍;挡水板(3)的厚度(0为挡水板(3)高度(112)的0.1-0.2倍。4.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述导流孔(4)孔径(d)为挡水板(3)厚度(t)的0.5-0.8倍;相邻导流孔(4)之间的间距(s)与导流孔(4)孔径(d)相等。5.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述导流尾坎(5)的迎水面(51)高度(h3)与导流孔(4)孔径(d)相等。6.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述导流尾坎(5)的迎水凸弧面(52)所在弧面的圆心角为120°，半径(Rl)为迎水面(51)高度(h3)的0.5-0.8倍。7.按照权利要求1所述的一种新型直跌式跌水消能结构，其特征在于:所述导流尾坎(5)的背水凹弧面(53)所在弧面的圆心角为30° — 45°，半径(R2)为迎水面(51)高度(h3)的5-8 倍。
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型直跌式跌水消能结构，包括设置在跌水上游的跌坎和在跌水下游河道设置的消能槽和挡水墙，挡水墙的底部嵌入河床，中部设置有三排导流孔，上部设有背水凸弧面；消能槽出口处设置有导流尾坎，导流尾坎包括迎水面，迎水凸弧面和背水凹弧面，背水凹弧面与下游河道平滑连接。本实用新型采用消能槽，挡水板以及导流尾坎相结合，使水流在消能槽中需要克服重力向上运动到导流尾坎顶部才能顺利流向下游，水流在这个过程中发生强烈的碰撞、剪切、回旋等作用，消耗了大量的能量，消能效果突出；可以有效的减缓水流下泄速度，减少对下游长时间冲刷造成的破坏，延长了建筑物使用寿命，保证工程长时间安全正常运行。
【IPC分类】E02B3/02
【公开号】CN205171449
【申请号】CN201521009898
【发明人】罗先伟, 吴宇峰, 陈怡 , 陈婷, 戴长胜, 李信, 郑胜意, 张晓丽
【申请人】西华大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月9日