一种竖井消能结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种消能结构，特别是一种竖井消结构。
【背景技术】
[0002] 竖井消能结构是一种设置于水利工程中的隧洞式泄水建筑物，传统的竖井消能结 构采用旋流式消能结构，这种传统的消能结构虽具有一定的消能效果，但在高水头大流量 泄流时建筑物内会伴随高速水流的冲刷、掺气、空化空蚀、急流冲击波等现象，消能过程中 产生的振动及噪音较大，泄流能力易受到一定条件的限制。
[0003] 而随着城市排洪和市政污水管道系统的兴建，出现了消能效果更好、冲击小和低 噪音的挡板式竖井消能结构，该消能结构包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖井内部 有垂向隔墙将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流入湿区 的流入口，湿区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向 上相错开，垂向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔。当泄水水流从竖井顶部的流入口 流入湿区后，会在两侧的挡板上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流流态。水流跌落到挡板 上的水垫层后向四周扩散，并产生旋滚和剪切，水流紊动强、掺气和排气剧烈，将水流的能 量大量耗散。跌落水流增加的势能在每级挡板上全部消耗，各级挡板跌落的流态相同，没有 能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口平稳地流出竖井。在消能 过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大 振幅和高噪音等影响，消能效果较好，并且结构简单，施工方便。但此竖井消能结构仍有不 足之处：1、该消能方式对竖井直径和挡板间距要求较高，结构参数出现偏差时会导致各级 跌流消能不充分，能量累加，流速逐渐增大，跌流落点逐渐外移，从而形成S型贴壁流，消能 效果仍无法满足设计运行的要求。2、该消能结构的竖井直径较大，挡板间距较小，造成挡板 尺寸和数量都比较大，尚有较大的优化空间。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种消能效果更好的竖井消能结构，其在消能过程中 不会产生巨大冲击力和高噪音等现象，而且在下泄流量偏大、竖井直径偏小、挡板间距偏大 的情况下也能取得较好的消能效果。
[0005] 本实用新型所述的一种竖井消能结构，包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖 井内部有垂向隔墙将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流 入湿区的流入口，湿区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂 向方向上相错开，垂向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔，位于高位的挡板可将落入 其上的泄水导向相对一侧的低位的挡板上，两侧相对的档板的相对端部设有向上突起的消 力槛。
[0006] 本实用新型所述的竖井消能结构，其竖井的湿区内壁的两侧由上至下设置多级相 对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，并且两侧相对的档板的相对端部设有向 上突起的消力槛以增加挡板上水垫层厚度。当泄水水流从竖井顶部的流入口流入湿区后， 会在两侧的挡板上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流流态。由于挡板端部设置了消力槛， 可在挡板上方形成一定厚度的水垫层，水流跌落到挡板上的水垫层后向四周扩散，并产生 旋滚和剪切，使水垫层加厚，进一步提高消能率，其水流紊动强、掺气和排气剧烈，能将水流 的能量大量耗散，使跌落的水流势能在每级挡板上全部消耗，同时，各级挡板跌落的流态相 同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口平稳地流出竖井， 完成泄水消能工作，在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中 消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，增设水垫层厚度后消能效果更好，同等设 计流量条件下可可增大挡板间距，减少挡板数量，节省消能结构的工程量，并且结构简单， 施工方便。
【附图说明】
[0007] 图1是本实用新型的俯视图。
[0008] 图2是图1沿A-A方向的剖视图。
[0009] 图3是图1沿B-B方向的剖视图。
【具体实施方式】
[0010] 如图1至3所示，所述的一种竖井消能结构，包括竖井1，竖井1的底部有泄水口 11，所述的竖井1内部有垂向隔墙2将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区4和湿区3,干 区4与湿区3在竖井1的底部相通，干区4为检修和通气的通道，湿区3为水流通道，竖井 1顶部开有供泄水流入湿区的流入口 12,湿区3的内壁两侧由上至下设有多级相对的挡板 5,两侧相对的档板5在垂向方向上相错开，垂向隔墙2在位于挡板5下方的位置开有通气 孔51，用于水流掺气和排除从水中脱离的空气，两侧相对的档板的相对端部分别设有向上 突起的消力槛52,以增加挡板5上水垫层厚度，消力槛52底部设贯穿消力槛的排水孔521， 该排水孔521可以为矩形、三角形或者圆形等形状，用于泄水结束后排除挡板5上的积水， 位于高位的挡板5可将落入其上的泄水导向相对一侧的低位的挡板上。当泄水水流从竖井 1顶部的流入口 12流入湿区3后，会在两侧的挡板5上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流 流态。由于挡板5端部设置了消力槛52,可在挡板5上方形成一定厚度的水垫层，水流跌落 到挡板上的水垫层后向四周扩散，并产生旋滚和剪切，使水垫层加厚，进一步提高消能率， 其水流紊动强、掺气和排气剧烈，能将水流的能量大量耗散，使跌落的水流势能在每级挡板 5上全部消耗，同时，各级挡板跌落的流态相同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底 部消力池消能后从泄水口 11平稳地流出竖井，完成泄水消能工作，在消能过程中，竖井内 的水流能量分级消散在各个挡板5上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪 音等影响，增设水垫层厚度后消能效果更好，同等设计流量条件下可可增大挡板间距，减少 挡板数量，节省消能结构的工程量，并且结构简单，施工方便。
[0011] 挡板端部的消力槛的高度h为两侧相对的档板的垂向间距H的0. 2倍时，其消能 效果较佳。
[0012] 竖井的设计流量Q可根据情况而定，当设计流量0= 0.16D- -0.29JP+-1.6(m3/s)时 (其中，D为竖井的直径)，其消能效果较佳。
[0013]流入口 12的水流流入方向与垂向隔墙2的表面平行，垂向隔墙2从中间将竖井1 分隔成湿区3和干区4,竖井1设置挡板5的两侧处于水流的流入方向上。相对的两个相错 开的挡板5的面积之和大于或等于湿区3的截断面的面积。
【主权项】
1. 一种竖井消能结构，包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖井内部有垂向隔墙将 竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流入湿区的流入口，湿 区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，垂 向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔，位于高位的挡板可将落入其上的泄水导向相对 一侧的低位的挡板上，其特征在于：两侧相对的档板的相对端部设有向上突起的消力槛。2. 根据权利要求1所述的竖井消能结构，其特征在于：消力槛底部设有贯穿消力槛的 排水孔。3. 根据权利要求2所述的竖井消能结构，其特征在于：该排水孔为矩形、三角形或者圆 形。4. 根据权利要求1所述的竖井消能结构，其特征在于：挡板端部的消力槛的高度h为 两侧相对的档板的垂向间距H的0. 2倍。5. 根据权利要求1所述的竖井消能结构，其特征在于：竖井的设计流量 0.16ZT' -0.29D-1.6(m3/s)，其中，D为竖井的直径。
【专利摘要】本实用新型公开了一种竖井消能结构，其在两侧相对的档板的相对端部设有向上突起的消力槛以增加挡板上水垫层厚度，可在挡板上方形成一定厚度的水垫层，水流跌落到挡板上的水垫层后向四周扩散，并产生旋滚和剪切，使水垫层加厚，进一步提高消能率，其水流紊动强、掺气和排气剧烈，能将水流的能量大量耗散，使跌落的水流势能在每级挡板上全部消耗，同时，各级挡板跌落的流态相同，没有能量累积，在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，增设水垫层厚度后消能效果更好，同等设计流量条件下可增大挡板间距，减少挡板数量，节省消能结构的工程量，并且结构简单，施工方便。
【IPC分类】E02B8/06, E03F5/00
【公开号】CN204644990
【申请号】CN201520263296
【发明人】王建平, 张金明, 何贞俊, 余陈颖妮, 穆守胜, 吕文斌, 杨聿, 潘文慰, 王斌
【申请人】珠江水利委员会珠江水利科学研究院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月28日