专利名称：一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水电站消力池领域，特别是一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎。
背景技术：
低佛氏数消能问题，长期以来一直是工程水力学研究中的一个难题。当消力池的跃前水流佛氏数小于4. 5时，消力池的消能率低(消能率低于44%)，同时，水跃段中的高速底流间歇地向水面窜升，造成跃后水面波动大并向下游传播；当仅仅采用消力池消能时，往往消力池的长度较长，工程量较大；近年来，出现的新型消能工如宽尾墩与消力塘联合消能、掺气分流墩与消力塘联合消能，是解决的低佛氏数消能问题的有效途径，但两者均存在相应的水力学问题，如宽尾墩与掺气分流墩的水舌均摆动较大，一方面造成消力池内压力分布极不均匀，另一方面水翅易冲击下游两岸建筑物。 发明内容本实用新型的目的是提供一种能够减小消力池内水面波动，缩短消力池的长度，提高消能率的减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其具有体型简单，易于施工，无论是高水位还是低水位，消力池内均能形成稳定的淹没水跃，且消力池内水面波动很小，水流掺气充分，消能率高的特点。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，它至少包括位于消力池内的底坎，其特征是底坎位于消力池上游陡坡段的底部，并分开布置在消力池上游陡坡段泄槽两侧，底坎由槽口段向内呈扇形倾斜向上结构，底坎扇形段的圆心角为40-50度。所述的消力上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎中，每个底坎的进口宽度均为整个泄槽进口宽度的O. 2 O. 25倍之间。所述的底坎的长度为泄槽进口宽度的I. 4 I. 8倍之间。所述的消力池上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎上部均固定有侧坎，侧坎顶部高于水面。所述的消力池上游陡坡段泄槽两侧的侧壁处均有通气孔，通气孔高于消力池的跃前水位。所述的消力池的两侧为边墙，边墙的高度高于消力池的最大水面高程。所述的消力池的末端有尾坎。所述的底坎、侧坎、通气孔、消力池及尾坎均是钢筋混凝土结构。本实用新型的有益效果是本侧掺气挑坎由于底坎具有40-50度的挑角，因此底坎能够将泄槽横断面的两侧及表面部分的水流挑起，从而将水流分为底流及挑流两部分，在消力池中挑流与底流相碰撞之后，消杀了大部分水流能量，碰撞点后水流流速很快减小为原来的I / 4左右，并平稳流向下游，消力池内水面波动很小。
下面结合实施例及附图对本实用新型进一步说明。图I是侧掺气挑坎的侧视图；图2是侧掺气挑坎的俯视图；图3是侧掺气挑坎的下游立视图。图中1、底坎；2、侧坎；3、通气孔；4、消力池；5、尾坎。
具体实施方式实施例I如图I所示，本实用新型是在消力池4的上游陡坡段设计一种侧掺气挑坎，本侧掺气挑坎由底坎I、侧坎2、通气孔3、消力池4及尾坎5组成；底坎I位于消力池4陡坡段的底部，并分开布置在消力池4上游陡坡段泄槽两侧，见图2，底坎I由槽口段向内呈扇形倾斜向上结构，底坎I扇形段的圆心角为40-50度；由于底坎I具有40-50度的圆心角，即挑角，因此底坎I能够将泄槽横断面的两侧及表面部分的水流挑起，之后水流流速很快减小为原来的I / 4左右，并平稳流向下游，消力池内水面波动很小。消力池4上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎I中，每个底坎I的进口处宽度均为整个泄槽进口宽度的O. 2 O. 25倍之间，底坎I的长度为泄槽进口宽度的I. 4 I. 8倍之间。实施例2如图3所示，消力池4上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎I上部均固定有侧坎2，侧坎2是三角形立柱，侧坎2的顶部高于水面且长度与挑流底坎I的长度相同，消力池4上游陡坡段泄槽两侧的侧壁处均有通气孔3，通气孔3高于消力池4的跃前水位，设置侧坎2及通气孔3的主要目的是给底坎I末端通气，防止底坎I发生空蚀破坏。消力池4的两侧为边墙，边墙的高度高于消力池4的最大水面高程，消力池4的末端是尾坎5。底坎I、侧坎2、通气孔3、消力池4及尾坎5均是钢筋混凝土结构。本侧掺气挑坎与宽尾墩相比，其水面更平稳，无水翅产生，对消力池底板的冲击压强分布变得均匀，纵横向两个方向压强梯度减小；与掺气分流墩相比，其体型简单的多，结构稳定性好，水流挑射高度较小，适用范围更广，可用于明流涵洞陡坡段；与分流墩及消力墩相比，由于其坎后自然通气，因而适用流速可更大。
权利要求1.一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，它至少包括位于消力池(4)内的底坎(1)，其特征是底坎(I)位于消力池(4)上游陡坡段的底部，并分开布置在消力池(4)上游陡坡段泄槽两侧，底坎(I)由槽口段向内呈扇形倾斜向上结构，底坎(I)扇形段的圆心角为40-50 度。
2.根据权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎(I)中，每个底坎(I)的进口宽度均为整个泄槽进口宽度的0. 2 0. 25倍之间。
3.根据权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的底坎(I)的长度为泄槽进口宽度的I. 4 I. 8倍之间。
4.根据权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽两侧布置的底坎(I)上部均固定有侧坎(2)，侧坎(2)顶部高于水面。
5.根据权利要求I或4所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的消力池(4)上游陡坡段泄槽两侧的侧壁处均有通气孔(3)，通气孔(3)高于消力池(4)的跃前水位。
6.根据权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的消力池(4)的两侧为边墙，边墙的闻度闻于消力池(4)的最闻水面闻程。
7.根据权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的消力池(4 )的末端有尾坎(5 )。
8.根据上述权利要求I所述的一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，其特征是所述的底坎(I)、侧坎(2)、通气孔(3)、消力池(4)及尾坎(5)均是钢筋混凝土结构。
专利摘要本实用新型涉及水电站消力池领域，特别是一种减小消力池水面波动的侧掺气挑坎，它至少包括位于消力池(4)内的底坎(1)，其特征是底坎(1)位于消力池(4)上游陡坡段的底部，并分开布置在消力池(4)上游陡坡段泄槽两侧，底坎(1)由槽口段向内呈扇形倾斜向上结构，底坎(1)扇形段的圆心角为40-50度。本实用新型具有体型简单，易于施工，无论是高水位还是低水位，消力池内均能形成稳定的淹没水跃，且消力池内水面波动很小，水流掺气充分，消能率高的特点。
文档编号E02B8/06GK202559320SQ20122020500
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者卫勇, 刘少斌, 王康柱, 徐春燕, 刘菁, 益波, 焦娟, 诸亮, 巨江, 张晓莉, 王晓萌 申请人:中国水电顾问集团西北勘测设计研究院