专利名称：生态环境友好型的跌扩组合消能工的制作方法
技术领域：
本发明属于泄洪消能设施，特别涉及一种适用于大型水利工程的生态环境友好型的跌扩组合消能工。
背景技术：
环境保护已成为当今社会对水利水电工程开发的基本要求，发展环境友好的规划设计和运行管理等是未来水利科学技术发展的必然趋势。泄洪消能是水利工程规划设计的重要组成部分之一。水利水电工程泄洪和发电泄水过程中，下泄水流发生强烈的紊动和掺气作用，使得下游河道溶解气体的含量明显增高，一定条件下发生溶解气体过饱和现象。研究表明，当溶解气体过饱和度达到一定程度(如110%)时，鱼类就可能患气泡病而死亡。因 此，以降低气体过饱和度为目标，兼顾消能效率的泄洪消能方式是未来的研究目标。对于高坝泄洪消能，挑流消能是目前国内外应用较为广泛的一种消能方式。挑流消能过程中，水流与空气及下游水垫发生强烈冲击摩擦，伴随着水气界面的强烈交换，导致下游水体中溶解气体含量显著增加，并且产生的雾化现象十分严重，在下游局部地区可产生范围小、强度大的降水区和大范围的雾气区，对电站正常运转、下游岸坡稳定、两岸交通等造成严重影响[潘瑞文，高坝挑流消能述评，云南水力发电，1998，14 (3) :15-19]。传统底流消能利用水跃进行消能，消力池内水体表面形成巨大旋滚，在紊动混掺的作用下，卷入大量空气成为溶解气体，并随着水流迁移影响到下游更远的范围。为此，发达国家开展了诸多研究，指出降低下泄水流进入下游水垫塘深度，可以在一定程度上降低气体过饱和度。从泄洪消能的发展来看，多年来的模型试验和工程实践表明，把下泄水流分散成多股或多层水舌，使之尽可能均匀地射入水垫塘或消力池，是提高泄洪消能率、减小塘或池底冲击动压及节省水垫塘或消力池工程投资的最有效途径[林秉南，我国高速水流消能技术的发展，水利学报，1985 (5) 23-26 ;戴光清，多股射流水垫塘三元流动数值模拟及消能，中国科学，1995，25 (9) =1002-1008] ο公开号CN101215828A的中国专利申请中公开了一种多股高低坎消力池，并通过采用收缩方式使下游流态稳定；中国专利申请公开号CN101624818A的文件中在多股高低坎消力池方案基础上进行了改进，提出了一种多股差动分列式进口消能工。对于这种多层多股底流消能方案，在保证消能率的前提下，一定程度上缓解了消力池临底指标；然而，试验表明该消能方式下游水体表面产生巨大旋滚，同样存在发生气体过饱和的问题；同时由于两股主流之间有足够的空间，主流在突扩作用下势必会有立轴漩涡产生的可能，邓军、杨忠超等通过试验或数值计算也证实了这一点[邓军，向家坝水垫塘的实验研究与数值模拟，水力发电，2004，30 (I I) : 12-15 ;杨忠超，多股水平淹没射流水垫塘流场数值模拟，水力发电学报，2004，23 (5) :69-73.]，在大流量下强立轴漩涡将对下游消力池底板造成严重威胁。公开号CN101538841A的中国专利申请中公开了一种消力池内挑流消能工，虽然改变了传统底流水跃消能方式，然而消力池底板附近水力学指标较高，在主流的冲击等作用下，对池内挑坎设施具有一定的破坏力，坎后且容易引起消力池的空蚀等破坏。
综上所述，目前文献或专利公开的泄洪消能方式，主要以消能效率为目标，而忽略了对下游生态、环境的影响，国外和我国部分水库都曾经发生过由于大坝泄流导致的大规模死鱼事件。现有主要消能方式如以提高消能效率为出发点，则增大了气体过饱和度；反之，若以降低气体过饱和度为起点，则将会影响消能效率，因此开展兼顾消能效率及生态环境的泄洪方式研究具有一定的经济效益和社会效益，这也正是本发明的出发点和意义所在。公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于解决消能效率与生态环境的矛盾，针对现有技术中存在的缺陷，提出了一种适用于大型水利工程的生态环境友好型的跌扩式组合消能工，将挑流消能理念应用于底流消能工，不仅解决了大流量下多股泄流下游消力池底板受立轴漩涡威胁问题，而且在提高底流消能工消能效率的前提下，降低了气体过饱和度，减小对下游生态环境 的影响；同时可缩短消力池长度，从而节约工程造价。根据本发明的一个方面，一种生态环境友好型的跌扩组合消能工，可以包括多个上游泄流槽；设置在所述多个上游泄流槽之间的泄槽隔墙；设置在所述上游泄流槽的末端处的挑流结构；设置在所述挑流结构的下游处的消力池；和设置在所述消力池的下游处的消力池尾坎和下游护坦，其中所述上游泄流槽由多个高坎泄流槽和多个低坎泄流槽组成，该高坎泄流槽和低坎泄流槽上下平行布置。根据本发明的另一个方面，一种生态环境友好型的跌扩组合消能工，可以包括上游泄流槽；设置在所述上游泄流槽的末端处的挑流结构；设置在所述挑流结构的下游处的消力池；和设置在所述消力池的下游处的消力池尾坎和下游护坦，其中所述上游泄流槽由一个高坎泄流槽和多个互相间隔开的低坎泄流槽组成，该高坎泄流槽与所述多个低坎泄流槽上下平行布置，所述多个低坎泄流槽通过泄槽隔墙间隔开。优选地，所述低坎泄流槽为有压多股出流，所述挑流结构为实体型的挑水坎，该实体型的挑水坎与所述低坎泄流槽平顺相接，且挑水坎的底面与所述消力池的底板相重合。优选地，所述低坎泄流槽为有压多股出流，所述挑流结构为齿栅型的挑水坎，该齿栅型的挑水坎与所述低坎泄流槽平顺相接，且挑水坎的底面与所述消力池的底板相重合。优选地，所述高坎泄流槽为无压多股的水平出流，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的顶部齐平。优选地，所述高坎泄流槽为无压的倾斜出流，该高坎泄流槽的泄流出口包含俯角部段，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的顶部齐平。优选地，所述高坎泄流槽为无压的水平出流，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的底部齐平。优选地，所述高坎泄流槽为无压的倾斜出流，该高坎泄流槽的泄流出口包含俯角部段，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的底部齐平。
优选地，所述低坎泄流槽的挑流结构的坎后从其顶端设有10° 30°的贴脚。本发明具有以下有益效果I、相对于现有泄洪消能工，本发明所述的生态环境友好型的跌扩式组合消能工改变了出口方案，通过主流之间在消力池水体内的碰撞作用进行消能，提高了消能效率，可广泛应用于不同流量、不同形式的泄流。2、本发明所述的生态环境友好型的跌扩式组合消能工，减小了下游水体表面旋滚，可降低下游气体过饱和度，流态稳定，雾化范围较小，能有效改善下游生态环境。3、本发明所述的生态环境友好型跌扩式组合消能工，改变了传统底流消能方式，在一定程度上降低了消力池临底水力学指标，可作为主要的消能工使用在高水头、大单宽流量的泄水建筑物中，并符合消能要求，为高水头、大单宽流量的泄水建筑物提出了一种新型的消能设施。
4、下泄的主流分为多股入池，隔墙尾部设有流线型墩尾，能够避免水流扩散产生的立轴镟涡破坏。5、本发明所述的生态环境友好型跌扩式组合消能工，可有效解决中国专利公开号CNlO 1624818A中提出的坎下泥沙等淤积问题。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图I为根据本发明的高坎泄流槽的第一实例的剖面图，其中高坎泄流槽为无压多股出流形式，其泄流出口包含水平和设俯角两种形式，并且泄槽隔墙的墩尾的上表面与高坎泄流槽的顶部齐平；图2为根据本发明的低坎泄流槽的第一实例的剖面图，其中低坎泄流槽为有压多股出流形式，其泄流出口包含实体型和齿栅型挑水坎；泄槽隔墙的墩尾上表面与高坎泄流槽的顶部齐平；图3为根据本发明的高坎泄流槽的第二实例剖面图，该高坎泄流槽为无压连续出流形式，泄流出口包含水平和设俯角两种形式；泄槽隔墙的墩尾的上表面与高坎泄流槽的底部齐平；图4为根据本发明的低坎泄流槽的第二实例的剖面图，该低坎泄流槽为有压多股出流形式，泄流出口包含实体型和齿栅型挑水坎；泄槽隔墙的墩尾上表面与高坎泄流槽的底部齐平；图5为高坎泄流槽的平面图，其中泄流槽等宽体型水平均匀布置；图6为高坎泄流槽的另一平面图，泄流槽等宽体型均匀布置，泄流槽出口设俯角；图7为高坎泄流槽的再一平面图，上游多股泄流，接连续段水平入池；图8为高坎泄流槽平面图，上游多股泄流，接连续段入池，泄流槽口设俯角；图9为根据本发明所述第一种低坎泄流槽平面图，泄流槽等宽体型均匀布置，泄流出口包含实体型挑水坎；图10为根据本发明所述第二种低坎泄流槽平面图，泄流槽等宽体型均匀布置，泄流出口包含齿栅型挑水坎；图11为根据本发明所述生态环境友好型跌扩式组合消能工泄流出口断面立面图；图中高坎泄流槽为无压多股均匀出流，出口包含水平和设俯角两种形式；图中低坎泄流槽为有压多股均匀出流，出口包含实体型和齿栅型两种形式；图12为根据本发明所述生态环境友好型跌扩式组合消能工泄流出口断面立面图；图中高坎泄流槽为无压连续出流，出口包含水平和设俯角两种形式；图中低坎泄流槽为有压多股均匀出流，出口包含实体型和齿栅型两种形式；图13为根据本发明的低坎泄流槽出口实体型挑水坎剖面局部放大示意图；图14为根据本发明的低坎泄流槽出口齿栅型挑水坎剖面局部放大示意图；图15为根据本发明的低坎泄流槽出口齿栅型挑水坎平面局部示意图。
图16为挑流结构的解释性视图。
具体实施例方式以下，将参考所示的附图来详细描述本发明的示例性实施方式。该示例性实施方式是例子并且可以被本领域技术人员利用各种不同的形式来实施。因此，本发明并未限定于此文中所描述的示例性实施方式。根据本发明的生态环境友好型跌扩式组合消能工，泄流进口包含高低两层，分别为高坎泄流进口 I和低坎泄流进口 2，它们平行排列布置；泄流进口的末端设有挑流或跌流结构。其消能机理为水流由上游下泄，下泄水流分别由高坎泄流断面和低坎泄流断面进入消力池4，下泄时消力池内存在一定水位已保证形成充分淹没射流。高坎入射的水流以水平方向或下跌方向射入消力池，低坎入射水流在挑水坎结构作用下与消力池4形成一定挑角进入消力池，则平行布置的高坎和低坎入射水流在消力池水体内发生碰撞消能，保证了消能效率，且高坎和低坎下泄主流相互制约，水体表面难以形成较大的旋滚，流态稳定，在一定程度上降低了下游水体内气体过饱和度，并且雾化范围小，可有效改善下游生态环境。在本发明所述的挑流结构中，参考图16所示，圆弧断面末端至挑流结构末端的中间部分，且位于挑流结构顶部的称为“坎上”;而所述挑流结构末端以后统称为“坎后”。在以下实施例中的生态环境友好型的跌扩式组合消能工在某水电站枢纽工程进行了试验。实施例I本实施例中的生态环境友好型跌扩式组合消能工结构如图I、图2、图5、图9、图11和图13所示，其结构组成包括七个高坎泄流槽I、七个低坎泄流槽2、实体型挑水坎10、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。需要注意的是，上述高坎泄流槽和低坎泄流槽的数量仅仅为示例性的，而并不应当理解为限定性的，其数量可以是两个、三个或任意多个。其中高坎泄流槽I为分股形式无压水平出流，如图5所示；每个泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m。低坎泄流槽与高坎泄流槽平行相同布置，为有压多股出流，如图9所示，每个低坎泄流槽2宽4=12111，泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有实体型挑水坎10，该挑水坎长L7=12m，实体型挑水坎10局部结构如图13所示，实体型挑水坎具体设计参数为弧半径R=30m，挑角α1=15°，坎上α2=45°，坎上长L8=L 5m，挑坎高度h5=3m。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图11所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽距消力池底板高度4=3111，低坎泄流槽高度h2=6m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7的尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，高h7=12m。消力池4宽d5=108m,消力池长L3=228m,尾坎5高h8=25m,坎顶长L4=3m,下游护坦底部距尾坎顶部h9=10m, L5=10m。实施例2本实施例中的生态环境友好型跌扩式组合消能工结构如图I、图2、图6、图9、图11和图13所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、七个低坎泄流槽2、实体型挑水坎10、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流槽为分股形式无压出流，高坎泄流槽出口自溢流坝面终点设置1:10俯角，如图6所示；每个高坎泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m，1:10俯角段9长L6=8m。低坎泄流槽与高坎泄流槽平行相同布置，为有压多股出流，如图9所示，每个低坎泄流槽2宽Cl1=^m,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个低坎泄流 槽的出口设有实体型挑水坎10，挑水坎*L7=12m，挑水坎局部结构如图13所示，其设计参数与实施例I相同。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图11所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽距消力池底板高度4=3111，低坎泄流槽高度h2=6m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型的墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，高h7=12m。消力池4宽d5=108m，消力池长L3=228m，尾坎5高h8=25m，坎顶长L4=3m,下游护坦底部距尾坎顶部h9=10m, L5=10m。实施例3本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图I、图2、图5、图10、图11、图14和图15所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、七个低坎泄流槽2、齿栅型挑水坎
11、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流槽为分股形式无压水平出流，如图5所示；每个高坎泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m。低坎泄流槽2与高坎泄流槽I平行相同布置，均为有压多股出流，如图10所示，每个低坎泄流槽2宽Cl1=Um,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有齿栅型挑水坎11，挑水坎长L7=14. 4m,挑水坎局部结构及平面布置如图14和15所示，齿栅型挑水坎具体设计参数为弧半径R=30m，挑角α 1=15 ，挑水坎闻度h5=3m，挑水坎厚d6=3m，挑水坎间隔d7=l. 5m，坎上α 2=45 ，坎上长L8=L 5m，坎间实体段α3=8°，挑水坎坎后实体段α4=16°，挑水坎后实体段长L9=2. 4m，顶部距消力池底板高程h6=2m。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图11所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽距消力池底板高度4=2111，低坎泄流槽高度h2=7m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7的尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。实施例4本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图I、图2、图6、图10、图
11、图14和图15所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、七个低坎泄流槽2、实体型挑水坎10、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流槽为分股形式无压出流，高坎泄流槽出口自溢流坝面终点设置1:10俯角，如图6所示；每个泄流槽I宽d2=12m,泄槽隔墙7厚d3=4m，1:10俯角段9长L6=8m。低坎泄流槽2与高坎泄流槽I平行相同布置，且均为有压多股出流，如图10所示，每个低坎泄流槽2宽Cl1=Um,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有齿栅型挑水坎11，挑水坎长L7=14. 4m,挑水坎局部结构及平面布置如图14和15所示，实体型挑水坎具体设计参数为弧半径R=30m，挑角α 1=15°，挑水坎高度h5=3m,挑水坎厚d6=3m,挑水坎间隔d7=l. 5m,坎上α 2=45。，坎上长L8=L 5m,坎间实体段α 3=8° ,挑水坎坎后实体段α 4=16°，挑水坎后实体段长L9=2. 4m,顶部距消力池底板高程h6=2m。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图11所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽2距消力池底板高度4=2111，低坎泄流槽2高度h2=7m，高低坎泄流槽I高程差h3=3m，高坎泄流槽I距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。实施例5本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图3、图4、图7、图9、图12 和图13所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、高坎泄流槽连续段8、七个低坎泄流槽2、实体型挑水坎10、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流槽为连续形式无压水平出流，如图7所示；每个泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m，泄流连续段8至消力池前端，L2=SOm,宽d4=108m。低坎泄流槽与高坎泄流槽平行相同布置，为有压多股出流，如图9所示，每个泄流槽2宽Cl1=Um,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有实体型挑水坎10，挑水坎长L7=12m，挑水坎局部结构如图13所示。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图12所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽2距消力池4的底板高度4=3111，低坎泄流槽高度h2=6m，高低坎泄流槽I高程差h3=3m，高坎泄流槽距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽I高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。实施例6本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图3、图4、图8、图9、图12和图13所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、高坎泄流槽连续段8、七个低坎泄流槽2、实体型挑水坎10、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流为连续形式无压出流，高坎泄流槽出口自溢流坝面终点设置1:10俯角，如图8所示；每个泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m ;泄流连续段8至消力池前端，L2=80m,宽d4=108m，I 10俯角段9长L6=8m。低坎泄流槽与高坎泄流槽平行相同布置，为有压多股出流，如图9所示，每个泄流槽宽Cl1=Um,泄槽隔墙厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有实体型挑水坎10，挑水坎长L7=12m，挑水坎局部结构如图13所示。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图12所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，即低坎泄流槽距消力池底板高度1^=3111，低坎泄流槽高度h2=6m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽高度114=18!11。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。
实施例7本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图3、图4、图7、图10、图
12、图14和图15所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、高坎泄流槽连续段8、七个低坎泄流槽2、齿栅型挑水坎11、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流槽为连续形式无压水平出流，如图7所示；每个泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m，泄流连续段8至消力池前端，L2=SOm,宽d4=108m。低坎泄流槽与高坎泄流槽平行相同布置，为有压多股出流，如图10所示，每个低坎泄流槽2宽Cl1=Um,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有齿栅型挑水坎11，该齿栅型挑水坎11长1^=14. 4m，挑水坎11局部结构及平面布置如图14和15所示。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图12所示，挑水坎底部与消力池底板重合相接，低坎泄流槽距消力池底板高度4=2111，低坎泄流槽高度h2=7m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽I距消力池底板高度为12m，高坎泄流槽I高度h4=18m。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。 实施例8本实施例中的生态环境友好型跌扩式底流消能工结构如图3、图4、图8、图10、图
12、图14和图15所示，结构组成包括七个高坎泄流槽I、高坎泄流槽的泄流连续段8、七个低坎泄流槽2、齿栅型挑水坎11、七个泄槽隔墙7、消力池4、消力池尾坎5、下游护坦6。其中高坎泄流为连续形式无压出流，高坎泄流槽出口自溢流坝面终点设置1:10俯角，如图8所示；每个高坎泄流槽I宽d2=12m，泄槽隔墙7厚d3=4m ;泄流连续段8至消力池4前端，L2=80m,宽d4=108m，1:10俯角段9长L6=8m。低坎泄流槽2与高坎泄流槽I平行相同布置，均为有压多股出流，如图10所示，每个泄流槽2宽Cl1=Wm,泄槽隔墙7厚d3=4m ;每个泄流槽出口设有齿栅型挑水坎11，挑水坎长1^=14. 4m，挑水坎局部结构及平面布置如图14和15所示，齿栅型挑水坎具体设计参数与实施例5相同，在此省略。高坎和低坎泄流槽断面布置形式如图12所示,挑水坎底部与消力池底板重合相接,低坎泄流槽距消力池底板高度1^=2111，低坎泄流槽高度h2=7m，高低坎泄流槽高程差h3=3m，高坎泄流槽I距消力池4的底板高度为12m，高坎泄流槽高度比=18111。挑水坎坎后可选择性布置30°贴脚。泄槽隔墙7尾部布置流线型墩尾3，墩尾长L1=Gm,其上表面至高坎连续泄流槽底板，消力池和挑水坎等的设计参数与实施例2相同，在此省略。经数值模拟结果表明，本发明所述的生态环境友好型跌扩式底流消能工，两股主流在下游消力池水体内撞击，水体内部紊动剧烈，消能效率较高，在两股主流的相互作用下，消能水体表面未形成较大范围旋滚，下游流态稳定，但本发明所述消能工所需下游水深较高。计算表明齿栅型挑水坎的水跃状态比实体型挑水坎的要平稳，且流态更稳定，消能效率更高，因此优先推荐采用齿栅型挑水坎。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。
权利要求
1.一种生态环境友好型的跌扩组合消能工，包括 多个上游泄流槽； 设置在所述多个上游泄流槽之间的泄槽隔墙； 设置在所述上游泄流槽的末端处的挑流结构； 设置在所述挑流结构的下游处的消力池；和 设置在所述消力池的下游处的消力池尾坎和下游护坦， 其特征在于，所述上游泄流槽由多个高坎泄流槽和多个低坎泄流槽组成，该高坎泄流槽和低坎泄流槽上下平行布置。
2.一种生态环境友好型的跌扩组合消能工，包括 上游泄流槽； 设置在所述上游泄流槽的末端处的挑流结构； 设置在所述挑流结构的下游处的消力池；和 设置在所述消力池的下游处的消力池尾坎和下游护坦， 其特征在于，所述上游泄流槽由一个高坎泄流槽和多个互相间隔开的低坎泄流槽组成，该高坎泄流槽与所述多个低坎泄流槽上下平行布置，所述多个低坎泄流槽通过泄槽隔墙间隔开。
3.根据权利要求I或2所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述低坎泄流槽为有压多股出流，所述挑流结构为实体型的挑水坎，该实体型的挑水坎与所述低坎泄流槽平顺相接，且挑水坎的底面与所述消力池的底板相重合。
4.根据权利要求I或2所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述低坎泄流槽为有压多股出流，所述挑流结构为齿栅型的挑水坎，该齿栅型的挑水坎与所述低坎泄流槽平顺相接，且该齿栅型的挑水坎的底面与所述消力池的底板相重合。
5.根据权利要求I所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述高坎泄流槽为无压多股的水平出流，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的顶部齐平。
6.根据权利要求I或2所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述高坎泄流槽为无压的倾斜出流，该高坎泄流槽的泄流出口包含俯角部段，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的顶部齐平。
7.根据权利要求I或2所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述高坎泄流槽为无压的水平出流，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的底部齐平。
8.根据权利要求I或2所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述高坎泄流槽为无压的倾斜出流，该高坎泄流槽的泄流出口包含俯角部段，所述泄槽隔墙的尾端设有流线型的墩尾，所述墩尾的上表面与所述高坎泄流槽的底部齐平。
9.根据权利要求3或4所述的生态环境友好型的跌扩组合消能工，其特征在于，所述低坎泄流槽的挑流结构的坎后从其顶端设有10° 30°的贴脚。
全文摘要
本发明属于泄洪消能设施，公开了一种生态环境友好型的跌扩组合消能工，其包括多个上游泄流槽；设置在所述多个上游泄流槽之间的泄槽隔墙；设置在所述上游泄流槽的末端处的挑流结构；设置在所述挑流结构的下游处的消力池；和设置在所述消力池的下游处的消力池尾坎和下游护坦，其中所述上游泄流槽由多个高坎泄流槽和多个低坎泄流槽组成，该高坎泄流槽和低坎泄流槽上下平行布置。根据本发明，不仅解决了大流量下多股泄流下游消力池底板受立轴漩涡威胁问题，而且在提高底流消能工消能效率的前提下，降低了气体过饱和度，减小对下游生态环境的影响。
文档编号E02B8/06GK102966081SQ20121045442
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者戴会超, 郑铁刚, 柳海涛 申请人:中国长江三峡集团公司