一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构的制作方法

1.本实用新型属于水利水电工程技术领域，涉及一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构。


背景技术：

2.在水利水电工程建设过程中，许多工程泄水、输水和退水都会涉及到需水流消能的水工建筑结构。一般水利水电工程的泄水、输水和退水建筑物等在一定流速下流入河道、水库(池)，需要对其进行消能后才能流入，为防止水流对河岸、库岸的冲刷破坏，降低水流流速，一般设置消能设施如消力池，或挑流进入河道、水库，但这些消能设施一般情况下均不能较好适应河道及水库(池)水位的大幅度变化的情况。
3.随着水利水电工程建设的需要，出现了泄水、输水、退水建筑物设置在较为陡峭的河道或水库(池)岸坡情况，随着河道或水库(池)随着运行水位的高低变化(消落)，这些设施的水流消能也需要适应下游的水位变化，确保消能有效。但目前的消能一般在河道及水库水位消落幅度较大时不能有效解决水流流入河道、水库的消能问题，造成水流对河道、水库岸坡的冲刷破坏，严重的会造成岸坡垮塌等安全问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，能够较好适用水利水电工程中泄水、输水、退水建筑物布置在陡峭的河道或水库(池)岸坡，并使水流消能充分，避免造成水流冲刷边坡，影响岸坡的安全稳定。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，包括依次连接的连接明渠段、多级台阶消能段、稳流明渠段、陡坡保护段和挑流段，连接明渠段、多级台阶消能段、稳流明渠段、陡坡保护段和挑流段两侧均固定有导墙。
7.本实用新型的特点还在于：
8.连接明渠段的进口宽度与宽度比为1.5～2.0。
9.多级台阶消能段中每级台阶的高差为3m～5m，台阶每级高差与每级长度的比值在1～1.5之间，每级台阶的末端设有尾坎，尾坎高度约为每级高差的0.2～0.3倍高度。
10.稳流明渠段进口高程与台阶消能段的最末一级尾坎高度齐平。
11.稳流明渠段有进口到出口宽度渐变缩窄，进口宽度与出口宽度尺寸比值为2.0～3.0。
12.挑流段为从进口到出口处高程逐渐增加的弧形坡段。
13.本实用新型的有益效果是：
14.通过连接明渠段将流速较高的水流引入多级台阶消能段，经有效消能后，水流进入稳流明渠段，进而经陡坡保护段流入挑流段，挑射进入河道，保证了水流不会对河道、水库(池)岸坡造成冲刷破坏。这不但能够很好适应岸坡地形地质条件，减少开挖土石工程量，
降低工程投资，而且消能充分，确保了河库岸坡安全。
附图说明
15.图1是本实用新型一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构的纵剖面图；
16.图2是本实用新型一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构平面示意图；
17.图3是图2的a-a剖视图。
18.图中，1.连接明渠段，2.多级台阶消能段，3.稳流明渠段，4.陡坡保护段，5.挑流段，6.导墙，7.尾坎。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
20.一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，如图1、图2和图3，包括依次连接的连接明渠段1，多级台阶消能段2，稳流明渠段3，陡坡保护段4和挑流段5，连接明渠段1、多级台阶消能段2、稳流明渠段3、陡坡保护段4和挑流段5两侧均固定有导墙6。
21.连接明渠段1上接泄水、输水、退水建筑物水流，其中连接明渠段1进口宽度应与其上游衔接的泄水、输水、退水建筑物的底宽尺寸相同，根据水流单宽流量的大小确定连接明渠段1出口深度和宽度尺寸，该段进口与出口宽度比为1.5～2.0，保证水流流态变化平稳；连接明渠段1出口段应与多级台阶消能段2进口宽度尺寸相同；
22.其中多级台阶消能段2台阶的级数根据水流总落差来计算确定，每级台阶的高差为3m～5m，台阶每级高差与每级长度的比值在1～1.5之间，每级台阶的末端设有尾坎7，有利于水流消能更充分，尾坎7高度约为每级高差的0.2～0.3倍高度，根据多级台阶消能段2基础条件的情况，可设置变形缝，适应基础的约束；
23.其中多级台阶消能段2后接稳流明渠段3，稳流明渠段3进口高程与台阶消能段的最末一级尾坎7高度齐平，宽度尺寸与多级台阶消能段2过流宽度相同，出口宽度为了水流流态稳定，以及节省工程开挖、混凝土方量及工程造价，出口宽度可渐变缩窄，进口宽度与出口宽度尺寸比值为2.0～3.0；
24.其中稳流明渠段3后接同宽度的陡坡保护段4，陡坡保护段4坡度为1:0.5～1:5，陡坡保护段4后接挑流段5，挑流段5为从进口到出口处高程逐渐增加的弧形坡段，挑流段5能够将水流挑射进入河道、水库(池)，保证了水流不会对岸坡造成冲刷破坏，确保了河库岸坡稳定安全。
25.本实用新型结构的正常使用，主要包括以下三种工况：
26.工况一：高水位
27.在河道或水库(池)在高运行水位高时(水位接近连接明渠段1的底板高程)，连接明渠段1可将泄水、输水、退水建筑物水流内的水流直接可流入河道或水库(池)，多级台阶消能段2和稳流明渠段3淹没在河道、水库(池)水位以下，水流不会冲刷岸坡，岸坡安全。
28.工况二：变动区水位
29.在河道或水库(池)在水位变动区时，即其水位在连接明渠段1底板和挑流段5底板
高程之间时，连接明渠段1可将泄水、输水、退水建筑物内的水流导入多级台阶消能段2，经消能后进入稳流明渠段3进入河道或水库(池)，或可再经陡坡保护段4和挑流段5后进入河道或水库(池)，水流衔接平顺。河道、水库(池)岸坡基本不会受到冲刷，岸坡安全。
30.工况三：低水位
31.在河道或水库(池)在低水位，低于连接明渠段1底板、高于挑流段5底板高程时，连接明渠段1可将泄水、输水、退水建筑物内的水流导入多级台阶消能段2，经消能后进入稳流明渠段3，然后再经陡坡保护段4进入挑流段5，水流经挑射进入河道或水库(池)，水流衔接平顺，河道、水库(池)岸坡基本不会受到冲刷，岸坡安全。


技术特征：
1.一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，包括依次连接的连接明渠段(1)、多级台阶消能段(2)、稳流明渠段(3)、陡坡保护段(4)和挑流段(5)，所述连接明渠段(1)、多级台阶消能段(2)、稳流明渠段(3)、陡坡保护段(4)和挑流段(5)两侧均固定有导墙(6)。2.如权利要求1所述的一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，所述连接明渠段(1)的进口宽度与宽度比为1.5～2.0。3.如权利要求1所述的一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，所述多级台阶消能段(2)中每级台阶的高差为3m～5m，台阶每级高差与每级长度的比值在1～1.5之间，每级台阶的末端设有尾坎(7)，尾坎(7)高度为每级高差的0.2～0.3倍高度。4.如权利要求3所述的一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，所述稳流明渠段(3)进口高程与台阶消能段的最末一级尾坎(7)高度齐平。5.如权利要求1所述的一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，所述稳流明渠段(3)有进口到出口宽度渐变缩窄，进口宽度与出口宽度尺寸比值为2.0～3.0。6.如权利要求1所述的一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，其特征在于，所述挑流段(5)为从进口到出口处高程逐渐增加的弧形坡段。

技术总结
本实用新型提供一种适应水位大变幅升降的河库岸坡水工消能结构，包括依次连接的连接明渠段、多级台阶消能段、稳流明渠段、陡坡保护段和挑流段，连接明渠段、多级台阶消能段、稳流明渠段、陡坡保护段和挑流段两侧均固定有导墙。本实用新型能够较好适用水利水电工程中泄水、输水、退水建筑物布置在陡峭的河道或水库(池)岸坡，并使水流消能充分，避免造成水流冲刷边坡，影响岸坡的安全稳定。影响岸坡的安全稳定。影响岸坡的安全稳定。


技术研发人员：赵玮 王芸
受保护的技术使用者：陕西省水利电力勘测设计研究院
技术研发日：2022.05.30
技术公布日：2022/10/21