一种射流稳定水跃的明渠消能方法与流程

本发明属于水电站工程中明渠结构，具体是一种射流稳定水跃的明渠消能方法。

背景技术：

1、在明渠水流消能方面，特别是在防止冲刷破坏方面，利用水跃消能或防止冲刷已经成为一种公认的好方法。然而下游水深对水跃位置的影响非常敏感，且水跃前后的水深变化比较大。因此能够控制水跃发生的位置，并使之被控制在一定程度下是非常必要的。

2、为在尾水一定范围内控制水跃，常在消力池内设置特殊结构，如：消力墩、消力坎和消力齿等。但在高速水流来流情况下，仍然存在一定的问题，如：消力墩背后邻近区域内局部的压力可能产生空穴，进而导致混凝土结构发生空蚀，部分消力池就会因此发生破坏，需要进行周期性维护检修，甚至这种破坏会导致整个建筑物发生损毁。

技术实现思路

1、本发明提供一种射流稳定水跃的明渠消能方法，目的在于以射流的方式快速稳定水跃，进而保护建筑结构，并以此弥补现有技术的不足。

2、本发明采用如下技术方案实现发明目的：

3、一种射流稳定水跃的明渠消能方法，包括闸门，在闸门下游不小于明渠正常运行工况下的自由水跃长度l处形成斜向上游方向的射流，通过射流稳定水跃消能。

4、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，包括位于闸门下方的明渠底板，明渠底板的上方设有盖板，盖板的后端位于闸门的上游，盖板的前端超过l处，盖板前端出设置有射流盖板，射流盖板上布置有一组斜向上游方向设置的射流孔，射流盖板、盖板与下方的明渠底板之间形成射流区；从闸门上游进入射流区的水从射流孔出来形成射流。

5、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，所述射流盖板包括软质且冗余设置的防水层，软质防水层中密封设有一组射流管，射流管的底部连接射流调节组件，射流调节组件包括与射流管均连通的空心板，空心板经过冗余设置的软管，软管连接水泵的出水口，空心板的底部连接支撑杆的顶端，支撑杆的底端铰接明渠底板，支撑杆的中部铰接水下电推杆的一端，水下电推杆的另一端铰接明渠底板；启动水泵抽水，水依次经软管和空心板后，从射流管喷出形成射流，调节水泵功率可调节射流量大小；启动水下电推杆通过伸缩可带动支撑杆绕支撑杆与明渠底板的铰接点转动，进而通过调节空心板的传动，调节射流管的角度，实现对射流角度的调节。

6、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，所述空心板连接常压进水管，常压进水管上设有阀门。

7、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，软管通过水泵进水管与空心板连接；常压进水管与空心板上均设有流量计。

8、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，使所述调节射流管与上游的倾斜角度a处于初始角度；关闭水泵，打开阀门；常压进水管进入空心板的水从射流管喷出形成常压射流，然后根据常压射流下的水跃类型对进行调节，调节包括当水跃程度弱时，关闭阀门，调节水泵增大射流量，并减小a；当水跃程度强时，增加a。

9、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，所述初始角度为20-25°。

10、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，调节方式包括：若发生波状水跃，调节射流管与上游的倾斜角度a为0-5°；若发生弱水跃，调节射流管与上游的倾斜角度a为5-10°；若发生颤动水跃，调节射流管与上游的倾斜角度a为10-20°；若发生稳定水跃，调节射流管与上游的倾斜角度a为20-35°；若发生强水跃，调节射流管与上游的倾斜角度a为35-45°。

11、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，调节方式包括：若发生波状水跃、弱水跃或颤动水跃时，关闭阀门，调节水泵增大射流量。

12、前述的射流稳定水跃的明渠消能方法中，所述盖板的厚度为0.8～1.0m；所述射流区的高度h为0.4～0.6m；所述射流孔的直径d为0.15～0.25m，相邻射流孔之间的孔间距为0.15～0.25m；所述射流区上方射流盖板处的宽度b为0.5～1.0m。

13、有益效果

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、本发明通过射流的方式能有效控制水跃发生区域，从而降低消力池内水流的空化空蚀风险，实现了稳定消能，避免周期性维修和改建问题；本发明通过简单的射流调节组件能够有效的对射流量和射流角度进行调节，并通过适应性强的调节方法，对明渠各种运行工况下的水跃情况都能够有较好的稳定消能效果。

技术特征：

1.一种射流稳定水跃的明渠消能方法，包括闸门（1），其特征在于：在闸门（1）下游不小于明渠正常运行工况下的自由水跃长度l处形成斜向上游方向的射流，通过射流稳定水跃消能。

2.根据权利要求1所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：包括位于闸门（1）下方的明渠底板（2），明渠底板（2）的上方设有盖板（4），盖板（4）的后端位于闸门（1）的上游，盖板（4）的前端超过l处，盖板（4）前端出设置有射流盖板（5），射流盖板（5）上布置有一组斜向上游方向设置的射流孔（51），射流盖板（5）、盖板（4）与下方的明渠底板（2）之间形成射流区（3）；从闸门（1）上游进入射流区（3）的水从射流孔（51）出来形成射流。

3.根据权利要求2所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：所述射流盖板（5）包括软质且冗余设置的防水层（52），软质防水层（52）中密封设有一组射流管（53），射流管（53）的底部连接射流调节组件（6），射流调节组件（6）包括与射流管（53）均连通的空心板（61），空心板（61）经过冗余设置的软管（62），软管（62）连接水泵（63）的出水口，空心板（61）的底部连接支撑杆（64）的顶端，支撑杆（64）的底端铰接明渠底板（2），支撑杆（64）的中部铰接水下电推杆（65）的一端，水下电推杆（65）的另一端铰接明渠底板（2）；启动水泵（63）抽水，水依次经软管（62）和空心板（61）后，从射流管（53）喷出形成射流，调节水泵（63）功率可调节射流量大小；启动水下电推杆（65）通过伸缩可带动支撑杆（64）绕支撑杆（64）与明渠底板（2）的铰接点转动，进而通过调节空心板（61）的传动，调节射流管（53）的角度，实现对射流角度的调节。

4.根据权利要求3所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：所述空心板（61）连接常压进水管（69），常压进水管（69）上设有阀门（66）。

5.根据权利要求4所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：所述软管（62）通过水泵进水管（67）与空心板（61）连接；常压进水管（65）与空心板（61）上均设有流量计（68）。

6.根据权利要求5所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：使所述调节射流管（53）与上游的倾斜角度a处于初始角度；关闭水泵（63），打开阀门（66）；常压进水管（69）进入空心板（61）的水从射流管（53）喷出形成常压射流，然后根据常压射流下的水跃类型对进行调节，调节包括当水跃程度弱时，关闭阀门（66），调节水泵（63）增大射流量，并减小a；当水跃程度强时，增加a。

7.根据权利要求6所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：所述初始角度为20-25°。

8.根据权利要求7所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：调节方式包括：若发生波状水跃，调节射流管（53）与上游的倾斜角度a为0-5°；若发生弱水跃，调节射流管（53）与上游的倾斜角度a为5-10°；若发生颤动水跃，调节射流管（53）与上游的倾斜角度a为10-20°；若发生稳定水跃，调节射流管（53）与上游的倾斜角度a为20-35°；若发生强水跃，调节射流管（53）与上游的倾斜角度a为35-45°。

9.根据权利要求8所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：调节方式包括：若发生波状水跃、弱水跃或颤动水跃时，关闭阀门（66），调节水泵（63）增大射流量。

10.根据权利要求2-9所述的射流稳定水跃的明渠消能方法，其特征在于：所述盖板（4）的厚度为0.8～1.0m；所述射流区（3）的高度h为0.4～0.6m；所述射流孔（51）的直径d为0.15～0.25m，相邻射流孔（51）之间的孔间距为0.15～0.25m；所述射流区（3）上方射流盖板（5）处的宽度b为0.5～1.0m。

技术总结
本发明公开了一种射流稳定水跃的明渠消能方法，涉及水电站工程中明渠结构技术领域，本发明是在闸门下游不小于明渠正常运行工况下的自由水跃长度L处形成斜向上游方向的射流，通过射流稳定水跃消能。本发明通过射流的方式能有效控制水跃发生区域，从而降低消力池内水流的空化空蚀风险，实现了稳定消能，避免周期性维修和改建问题；本发明通过简单的射流调节组件能够有效的对射流量和射流角度进行调节，并通过适应性强的方法，可对应明渠各种运行工况下的水跃情况。

技术研发人员：鲍伟,聂思敏,郑雪玉,王芳
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10