一种缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种在长缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构，主要适用于水利水电工程中的施工导流明渠中进行水流消能，减少出口冲刷破坏，属于水利水电工程中流道泄洪消能技术领域。


背景技术：

2.在水利水电工程中，导流明渠作为重要的临时工程，承担宣泄施工期洪水的作用，但受地形、地质条件及周边建筑物等因素的制约，导流明渠的布置位置多较为局促，在大流量洪水过流的情况下，明渠出口水流流速较高，冲刷河床或岸坡，而导流明渠作为临时工程，采用消力池、消能墩等常规水流消能设施对工程总体投资控制不利，因此，需要一种结构简约、易于施工、造价较低、消能效果突出的明渠内水流消能结构。
3.基于上述情况，本实用新型提出了一种缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构。本实用新型提供在缓坡明渠内设置的陡坡突降结构，通过在明渠中部形成局部陡坡急流和扩散段，使得水流在明渠中后段出现水跃，利用水跃的旋滚进行水流消能，以降低明渠出口的流速，减少对河道或边坡的冲刷，通过三分区式突降结构+扩散结构设计，能够根据流量情况进一步调整明渠内的水流条件。
5.为解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构，包括位于明渠内底坡中部位置的突降底坡，和沿所述突降底坡下游方向衔接设置的向一侧或左右两侧扩散的扩散边墙；所述突降底坡包括沿垂直于水流方向依次设置的第一突降底坡、第二突降底坡与第三突降底坡。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述扩散边墙的扩散角度设置范围为0～6
°
之间。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述扩散边墙包括沿水流方向向左右两侧扩散形成与突降底坡衔接设置的第一扩散边墙与第二扩散边墙。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一突降底坡与第三突降底坡的坡比相同，与第二突降底坡的坡比可相同或不同。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述突降底坡的坡比设置范围为1:10～1:1之间。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述突降底坡在明渠中部1/3范围内布置。
12.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
13.1、本实用新型通过在突降段设置的第一突降底坡、第二突降底坡与第三突降底坡
分别采用1:10～1:1等不同的底坡坡比调整，可以使得水流在明渠内形成不同位置的三道水跃，进一步调整流态，通过水跃的翻滚和掺混作用，使水流的动能转化为热能，降低水流流速
14.2、本实用新型通过在扩散段设置的第一扩散边墙与第二扩散边墙，其扩散角在0～6
°
范围之间进行调整，可以进一步使下游流速降低，增加局部急流与缓流之间的过渡效应，加强水跃的效果。
15.3、本实用新型通过三分区式突降结构+扩散结构设计，在明渠中部形成局部陡坡急流和扩散段，使得水流在明渠中后段出现水跃，利用水流特性形成局部急流状态，下游接扩散段和缓坡明渠，利用急流与缓流的过渡形成水跃，消减水流能量，达到在明渠内部降低流速的目的。
16.4、本实用新型相比常规的消能结构，具有结构简单、实施方便、节省投资的特点，可在绝大部分工程内实施。
附图说明
17.图1为本实用新型的平面布置结构示意图；
18.图2为本实用新型的剖面结构示意图。
19.附图标记：1
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上游底坡；2
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下游底坡；3
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第一突降底坡；4
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第二突降底坡；5
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第三突降底坡；6
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第一扩散边墙；7
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第二扩散边墙。
具体实施方式
20.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
21.实施例1：
22.如图1和图2所示，一种缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构，包括位于明渠内底坡中部位置的突降底坡，和分别位于所述突降底坡上游与下游位置的上游底坡1与下游底坡2，以及沿所述突降底坡下游方向衔接设置的扩散边墙；所述上游底坡1与下游底坡2均设置为缓坡，所述突降底坡包括沿垂直于水流方向依次设置的第一突降底坡3、第二突降底坡4与第三突降底坡5。
23.进一步地，在另一个实施例中，所述扩散边墙沿水流方向向左右两侧的其中一侧扩散，其扩散角度范围在0～6
°
之间，本实施例优选一侧扩散墙的扩散角度为6
°
，可以进一步使该侧扩散墙的下游流速降低，增加局部急流与缓流之间的过渡效应，加强水跃的效果。
24.进一步地，在另一个实施例中，所述扩散边墙包括沿水流方向向左右两侧扩散形成与突降底坡衔接设置的第一扩散边墙6与第二扩散边墙7，其扩散角度范围在0～6
°
之间，本实施例的两个扩散边墙的扩散角度均优选为6
°
，可以更进一步地使两侧扩散边墙下游流速降低，增加局部急流与缓流之间的过渡效应，加强水跃的效果。
25.进一步地，在另一个实施例中，所述突降底坡在明渠中部1/3范围内布置，所述第
一突降底坡3、第二突降底坡4与第三突降底坡5三者的坡比相同，突降底坡的坡比设置范围在1:10～1:1之间，可以使得水流经过突降段结构后，水流由急流直接过渡到缓流，在明渠内形成水跃，通过水跃的翻滚和掺混作用，使水流的动能转化为热能，降低水流流速。
26.进一步地，在另一个实施例中，所述突降底坡在明渠中部1/3范围内布置，所述第一突降底坡3与第三突降底坡5的坡比相同，与第二突降底坡4的坡比不同；可以使得水流经过突降段结构后，水流由急流直接过渡到缓流，在明渠内形成不同位置的三道水跃，通过水跃的翻滚和掺混作用，使水流的动能转化为热能，降低水流流速。
27.本实用新型的工作原理如下：
28.明渠上游底坡1为缓坡，水流在上游为缓流状态，经过突降段的第一突降底坡3、第二突降底坡4与第三突降底坡5时，水流可形成局部急流状态，明渠下游底坡2保持缓坡状态，根据水力学原理，水流经过突降段结构后，由急流直接过渡到缓流，将形成水跃，进一步设置的第一扩散边墙6与第二扩散边墙7，可更进一步地使下游流速降低，增加局部急流与缓流之间的过渡效应，加强水跃的效果。
29.综上，本实用新型提供一种缓坡明渠内的底坡三分区突降式结构，通过在明渠中部设置三道底坡局部加陡结构，利用水流特性形成局部急流状态，下游接扩散段和缓坡明渠，利用急流与缓流的过渡形成水跃，消减水流能量，达到在明渠内部降低流速的目的，相比常规的消能结构，具有结构简单、实施方便、节省投资的特点，可在绝大部分工程内实施。
30.依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的缓坡明渠内底坡三分区突降式消能结构，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。
31.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
32.如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.除非另有明确的规定和限定，本实用新型中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。