用于消力池的辅助消能装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于消力池的辅助消能装置，包括至少一个设置在消力池内的弧形坎；所述弧形坎包括从第一端到相对第二端逐步上翘的坎体、以及设置在所述坎体相对两侧面的两个斜面；两个所述斜面自所述坎体第一端延伸至所述坎体第二端，使所述第二端端面形成上宽下窄的梯形面。本实用新型通过异型结构的弧形坎设置，底部坎间距由上游自下游逐渐增大，能促进贴底主流的横向扩散；两股起挑水流平面上的部分重叠，加上充分的横向扩散，从而实现表底两层射流的正面对撞掺混，提高大流量工况的消能效率。
【专利说明】
用于消力池的辅助消能装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及水力学大坝消能技术领域，尤其涉及一种用于消力池的辅助消能装置。【背景技术】
[0002]在水利水电工程建设中，泄水建筑物下游的消能防冲是直接关系工程安危的关键问题，在泄水建筑物下游修建消力池，下泄水流形成水跃消耗能量是一种常用的方式。当水流弗洛德数(Fr.)较大时，水跃消能的消能率较高，通常可以达到80%以上;但是当水流流量较大而弗洛德数较低时，水跃消能的消能率较低，当Fr.<4.5时消能率一般只有20%? 40%。为了增强低弗洛德数水流条件下的消能效果，通常需要在消力池内加设辅助消能工具，常用的辅助消能工具有消力墩、齿墩和T型消力墩。当水深较小时，这种方法很有效，但是当水深较大时提高消能效果不明显。
[0003]如图1所示，对于水深较大的情况，通常在消力池1内平行间隔布置逐步上翘的弧形坎10来提高深尾水的消能效果。水流主流经过消力池1时分成两股，第一股11沿弧形坎10 上挑，出弧形坎10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，第一股11主流挑距较大;第二股12在弧形坎10之间的空间内沿消力池1底部流动，在弧形坎10尾部位置向两侧扩散，继续流动至消力池1尾坎后受尾坎作用上挑。但是，第一股11主流在跌落过程中与第二股12上挑主流相碰撞，互相掺混紊动，能量迅速耗散。
[0004]进行弧形坎体型设计时，消能防冲设计工况下使主流分成能量基本相当的两股后在不同的位置上挑，使其中一股在上挑后的下跌过程中与另外一股上挑水流相碰撞。
[0005]两股起挑水流平面上错位分布，出坎后横向扩散的不够充分，上下两股射流不能充分正面对撞，对消能率有一定的影响。而且大流量深尾水的条件下，第一股主流起挑比较困难，且易于坦化汇入第二股主流，弧形坎的宽度和高度较大时才能起效;在尾水较浅的工况下，宽度和高度较大的弧形坎形成的上挑水流会造成下游水面波动，不利于电厂发电和船舶通航。【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于消力池的辅助消能装置。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种用于消力池的辅助消能装置，包括至少一个设置在消力池内的弧形坎;所述弧形坎包括从第一端到相对第二端逐步上翘的坎体、以及设置在所述坎体相对两侧面的两个斜面;两个所述斜面自所述坎体第一端延伸至所述坎体第二端，使所述第二端端面形成上宽下窄的梯形面。
[0008]优选地，所述坎体的第一端到第二端沿水流行进方向延伸;所述梯形面形成下游面。
[0009]优选地，两个所述斜面之间的距离自所述坎体第一端到第二端逐渐递减。
[0010]优选地，该辅助消能装置包括多个相间隔平行布置在所述消力池内的所述弧形坎。
[0011]优选地，相邻的两个所述弧形坎之间的间距由第一端向第二端逐渐递增。
[0012]优选地，该辅助消能装置还包括与所述弧形坎相对设置在所述消力池内的尾坎。
[0013]优选地，所述尾坎与所述弧形坎相对垂直。
[0014]优选地，所述尾坎朝向所述弧形坎的表面相对水平面倾斜。
[0015]本实用新型的有益效果:异型弧形坎的设置，消能防冲设计工况下使主流分成能量基本相当的两股时，可采用较大的坎宽，能促进坎上挑流的横向扩散;而底部坎间距由上游自下游逐渐增大，能促进贴底主流的横向扩散;两股起挑水流平面上的部分重叠，加上充分的横向扩散，从而实现表底两层射流的正面对撞掺混，提高大流量工况的消能效率。【附图说明】
[0016]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:
[0017]图1是现有技术中消力池内弧形坎的分流效果图(平面及剖面)；
[0018]图2是本实用新型一实施例的辅助消能装置在消力池内的平面结构示意图；
[0019]图3是本实用新型一实施例的辅助消能装置在消力池内的纵向剖面结构示意图；
[0020]图4是图1所示辅助消能装置中弧形坎的右视图。【具体实施方式】
[0021]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】。
[0022]如图2、3所示，本实用新型一实施例的辅助消能装置，用于消力池，其可包括至少一个设置在消力池2内的弧形坎20;水流主流经过弧形坎20时分成两股水流，第一股水流A 沿弧形坎20上挑，第二股B从弧形坎20之间通过。[〇〇23]该辅助消能装置包括多个弧形坎20时，多个弧形坎20相间隔平行布置在消力池2 内；弧形坎20的长度延伸方向平行水流前进方向。[〇〇24]特别地，弧形坎20为异型结构的弧形坎，其包括从第一端到相对第二端逐步上翘的坎体21、以及设置在坎体21相对两侧面的两个斜面22。坎体21的第一端到第二端沿水流行进方向延伸，从而坎体21的第一端形成上游端，第二端形成下游的端。通过在坎体21的上表面设置弧形面，使得坎体21的高度自第一端向第二端逐渐递增，形成逐步上翘的结构，可使水流沿着弧形坎20的弧形面上挑。
[0025]坎体21上，可通过采用较大的坎宽，促进坎上挑流的横向扩散。
[0026]两个斜面22自坎体21第一端延伸至坎体21第二端，使第二端21端面形成上宽下窄的梯形面23,如图4所示。该梯形面23形成弧形坎20的下游面。参考图2、4中所示，两个斜面 22之间的距离自坎体第一端到第二端逐渐递减。[〇〇27]弧形坎20上斜面22的设置，使得相邻的两个弧形坎20之间的间距由第一端向第二端逐渐递增，使得两个弧形坎20之间通过的水流可横向扩散。[〇〇28]进一步地，该辅助消能装置还可包括与弧形坎20相对设置在消力池2内的尾坎30。 尾坎30与弧形坎20相对垂直。在消力池2内，弧形坎20以平行水流方向布置，而尾坎30横向设置在消力池2内下游，从而与弧形坎20呈相对垂直状态，弧形坎20以其梯形面23朝向尾坎 30 〇[〇〇29]尾坎30朝向弧形坎20的表面(迎水面)相对水平面倾斜，使得水流通过弧形坎20 后，沿着尾坎30的倾斜表面上挑前进。
[0030]在消力池2内，通常需要设置两个或以上的辅助消能装置。两个或以上的弧形坎20 相平行间隔布置在消力池2内，每一弧形坎20的下游端对接一个锥体30。水流主流经过弧形坎20时分成两股水流，第一股水流A沿弧形坎20上挑，上挑到最大高度后向尾坎30下游方向跌落;第二股水流B在弧形坎20之间的间隔内沿消力池1底部流动，由于弧形坎20之间间距由上游自下游逐渐增大，促进第二股水流B(贴底主流)的横向扩散;两股起挑水流平面上的部分重叠，加上充分的横向扩散，从而实现表底两层射流的正面对撞掺混，进一步提高大流量工况的消能效率。
[0031]消力池2内，在尾水较浅的工况，因为底部坎间距由上游自下游逐渐增大，有较多的水量经坎间贴底流动，横向充分扩散后经尾坎30出消力池，弧形坎20形成的上挑水量所占比重减少，下游水面波动情况得到有效改善。
[0032]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。
【主权项】
1.一种用于消力池的辅助消能装置，其特征在于，包括至少一个设置在消力池(2)内的弧形坎(20);所述弧形坎(20)包括从第一端到相对第二端逐步上翘的坎体(21)、以及设置在所述坎体(21)相对两侧面的两个斜面(22);两个所述斜面(22)自所述坎体(21)第一端延伸至所述坎体(21)第二端，使所述第二端端面形成上宽下窄的梯形面(23)。2.根据权利要求1所述的辅助消能装置，其特征在于，所述坎体(21)的第一端到第二端沿水流行进方向延伸;所述梯形面(23)形成下游面。3.根据权利要求1所述的辅助消能装置，其特征在于，两个所述斜面(22)之间的距离自所述坎体(21)第一端到第二端逐渐递减。4.根据权利要求1-3任一项所述的辅助消能装置，其特征在于，该辅助消能装置包括多个相间隔平行布置在所述消力池(2)内的所述弧形坎(20)。5.根据权利要求4所述的辅助消能装置，其特征在于，相邻的两个所述弧形坎(20)之间的间距由第一端向第二端逐渐递增。6.根据权利要求1-3任一项所述的辅助消能装置，其特征在于，该辅助消能装置还包括与所述弧形坎(20)相对设置在所述消力池(2)内的尾坎(30)。7.根据权利要求6所述的辅助消能装置，其特征在于，所述尾坎(30)与所述弧形坎(20)相对垂直。8.根据权利要求6所述的辅助消能装置，其特征在于，所述尾坎(30)朝向所述弧形坎(20)的表面相对水平面倾斜。
【文档编号】E02B8/06GK205653759SQ201620501226
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月26日 公开号201620501226.4, CN 201620501226, CN 205653759 U, CN 205653759U, CN-U-205653759, CN201620501226, CN201620501226.4, CN205653759 U, CN205653759U
【发明人】王建平, 何贞俊, 杨聿, 张金明, 张艳艳, 穆守胜, 杨志伟
【申请人】珠江水利委员会珠江水利科学研究院