本发明属于水利水电工程泄洪消能领域，涉及一种消能池。
背景技术：
在水利水电泄水建筑物中，消力池是一种促使下泄水流在泄水建筑物下游产生底流式水跃，使水流由急流变为缓流的消能设施。一般可有效消除下泄水流40％～70％的动能，并可缩短护坦长度，是一种有效而济的消能设施。水利工程中常采用挑流、底流或面流加消力池消能方式达到消能防冲的目的。然而对于下泄水流能量集中，消力池受边界地形限制长度不足的水流消能问题，消能难度较大，在尾坎处常出现较集中的水流冲击力和涌浪现象。尤其是对于下泄水流为有压流情况下，消能难度更大。
技术实现要素：
本发明针对隧洞有压流、出口能量集中、消力池长度不足的情况，提供一种折板式尾坎整流消力池，可有效缩短消力池池长，提高消能率。为了实现本发明目的，具体采用如下技术方案：
一种折板式尾坎消力池，包括底板、消力池末端尾坎及设置于尾坎顶部向上游延伸的折板，且所述的底板、尾坎、折板形成抽屉型；所述的结构设计使下泄高速水流与尾坎及折板碰撞，在池内形成旋滚区，促使水流流速水平方向及垂直方向反转，实现水平方向下泄水流与顶部逆溯水流相互作用，增大两层水体间剪切力；垂直方向实现顶部水体与底部水体碰撞。极大增强了池内水流紊动、剪切和掺混，促进了池内水流的能量耗散。
优选的，所述的折板靠近消力池进口一侧的形状包括平面、曲面或组合面。有压隧洞出口下泄水体能量集中，在尾坎、折板间常出现部分区域能量集中、两侧水体能量较弱，曲面或组合面可因地制宜增加消能率、减小工程造价(在能量集中区域折板宽度较大、在能量较弱区折板宽度相对较小)，其中曲面更能实现使出池水流平顺的效果。
优选的，所述的折板(3)与尾坎(2)衔接处底面形状包括折面型、曲面型或组合面型。
优选的，所述的折板(3)宽度为1/5～1/4的底板(1)长度，折板高度由折板的受力情况决定。本技术方案一方面在底板、尾坎、折板间形成水平方向的水垫塘；另一方面折板增加了水体流动距离，避免了传统消力池因长度不足在尾坎处产生较集中的水流冲击力和涌浪现象。
优选的，所述的底板与折板底部间垂直距离大于等于1倍跃后水深。本技术方案一方面使下泄水流在消力池内最大限度实现完整水跃，增加池内水体紊动；另一方面增加消能空间，增大消能率。
优选的，所述的边墙(4)为对称式、收缩式或突扩式。本技术能适用于下泄水流能量集中、消力池出口受地形限制不能形成规则边墙情况。
有益效果：
本发明利用消力池尾坎顶部设置折板，使底板、尾坎、折板形成抽屉型，利用下泄高速水流与尾坎及折板碰撞，在池内形成旋滚区，促使水流流速水平方向及垂直方向反转，实现水平方向下泄水流与顶部逆溯水流相互作用，增大两层水体间剪切力；垂直方向实现顶部水体与底部水体碰撞。极大增强了池内水流紊动、剪切和掺混，促进了池内水流的能量耗散。由于折板的存在，一方面在底板、尾坎、折板间形成水平方向的水垫塘，另一方面折板间接增加了水体流动距离，避免了传统消力池因长度不足在尾坎处产生较集中的水流冲击力和涌浪现象，使出池水流与下游平顺衔接，减弱下游冲刷，实现整流消能的目的。
附图说明
图1为折板式尾坎消力池剖面图。
图2为折板式尾坎消力池俯视图。
图3为折板式尾坎消力池立体示意图。
图4为折板头部5为圆弧形示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1一种折板式尾坎消力池
如图1、图2、图3所示，折板式尾坎消力池由底板1、尾坎2、折板3、边墙4组成，底板1、尾坎2、折板3三者形成抽屉型。折板3考虑结构受力安全，采用牛腿支撑，为使出池水流平顺，折板头部采用圆弧形过渡。折板3靠近消力池进口一侧5的形状由流态调整决定，可采用平面、曲面(圆弧面、椭圆弧面等)及各种形式的组合面，本实施例采用圆弧面。有压隧洞出口下泄高速水流冲击尾坎能量相对集中，而冲击区两侧水体能量相对较弱。曲面或组合面可因地制宜增加消能率、减小工程造价(在能量集中区域折板宽度较大、在能量较弱区折板宽度相对较小)。本实施例因消力池宽度较窄、尾坎处水流集中而采用平面；折板(3)与尾坎衔接处底部形状根据结构受力调整，可为折面型、曲面型及各种形式的组合面，本实施例中采用折面型，边墙4可为对称式或突扩式，本实施例中采用对称式。
本发明的工作原理是，利用下泄高速水流与尾坎及折板碰撞，在池内形成旋滚区，实现水流流速水平方向及垂直方向反转，水平方向实现底部下泄水流与顶部逆溯水流相互作用，增大两层水体间剪切力，垂直方向实现顶部水体与底部水体碰撞。极大增强了池内水流紊动、剪切和掺混，促进了池内水流的能量耗散。由于折板的存在，一方面在底板、尾坎、折板间形成水平方向的水垫塘，另一方面受折板的束缚，避免传统消力池因长度不足在尾坎处产生较集中的水流冲击力和涌浪现象，使出池水流与下游平顺衔接，减弱下游冲刷，实现整流消能的目的。
以某工程水电站消力池模型试验为例进一步说明，消力池泄水隧洞为圆形，直径D为2m，下泄流量Q＝41.4m3/s，尾坎顶部未设折板时，消力池内水体紊动剧烈，水面波动较大，水流间歇性翻越边墙，消力池整体消能率为0.566；在尾坎顶部设置折板，折板的宽度为1/5～1/4的底板长度，本实施例折板宽度为3m、高度为1m，尾坎垂直底板，两侧边墙对称分布。折板与底板间距为7m，消力池池长15m，水面紊动减弱，水面波动较小，消力池消能率为0.671，大大提高消力池的消能率，而且水流出池后平顺，与下游水流衔接较好。
经水工模型试验论证，本发明消能效果较好，下游水流衔接平顺，可满足工程需求。
实施例2一种折板式尾坎消力池
相对实施例1，消力池体型基本相同，仅将折板3靠近消力池进口一侧5的形状采用平面，将折板宽度改为2m，下泄流量Q＝41.4m3/s，消力池内水体紊动剧烈，水面波动仍较大，消力池消能率为0.620。
实施例3一种折板式尾坎消力池
相对实施例1，消力池体型基本相同，仅将折板(3)与尾坎衔接处底部形状采用曲面型，边墙4采用突扩式，将折板宽度改为3.5m，下泄流量Q＝41.4m3/s，水面紊动减弱，水面波动较小，消力池消能率为0.675。