[实用新型]一种高水头水流消能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种排洪消能设施，尤其是涉及高水头水流消能装置。

背景技术

高水头水流从较高位置落下，水流势能将转化为动能，由于水流在下落过程中，下落高度越大，水流流速越大，单位重量水体所具有的能量也越来越大。因此，对于高水头水流若采用消能效果不好的消能装置，高速水流不仅会对下游建筑物产生较大的冲刷破坏能力，而且还由于泄流过程伴随着产生空化、空蚀及雾化等问题，常常会威胁泄流建筑物及下游周边建筑物的安全。

高水头水流消能通常采用以下两种方式：1、将大部分泄洪能量集中至下游，在下游通过开挖或建尾坎等构建消力池或水垫塘，以底流水跃消能方式消散洪水能量，其特点是以水与水相互作用为主来完成能量的消散，水雾飘散较大，一般使用于下游有足够宽阔的河面或闲地，附近没有建筑或人居，允许水跃形成的水雾飘散的情况；2、通过在流道(包括溢流体、陡坡、陡槽段等)段底部增加粗糙度，增加水流的横向旋滚、掺气及剧烈的紊动，使部分泄洪能量消除在流道中途，剩余能量由下游的消力池或水垫塘负责消能；其特点是：利用水与水、水与固体边界、水与空气的相互作用来消能，一般适用于水头不高，流量不大，流道坡度不陡的情况。

参阅图1，为常见的一种底流消能装置的结构示意图，在山体1上的溢洪道2的坡脚处设置一定尺寸和水深的消力池3，洪水通过溢洪道2流入消力池3底部，洪水能量集中在消力池3内与消力池3中的下部水体碰撞摩擦发生水跃，进行消能。这种消能装置中，需要在山体边坡上设置专门的曲线型溢洪道2，同时消力池3要具备足够的尺寸和水深，工程投资较大，占用面积广，特别是消力池3必须保持足够的水深，要求较高。参阅图2，为一种跳流消能装置的结构示意图，其中在山体1上的溢洪道2坡脚处设有挑坎4，挑坎4外设有一定宽度的河道，洪水通过溢洪道2下泄，通过挑坎4跳流入空中，然后落入河道中的水体内，洪水在空中与空气发生摩擦，在河道中与水体甚至河道底部的岩石发生碰撞，进行消能，这种消能装置中，山体边坡上的溢洪道同样需要为曲线型，工程投资大，此外，河道要有一定的宽度和深度，占用场地面积大，不适用于溢洪道底部空间有限的场合。参阅图3，为另一种面流消能装置的结构示意图，其中山体1上溢洪道2的坡脚处设有挑坎4，挑坎4外设置具有一定尺寸和深度的消力池3，洪水通过溢洪道下泄，通过挑坎4将下泄高速水流引向消力池3水体表面，洪水的能量集中在消力池3内与消力池3上部水体碰撞摩擦发生水跃，进行消能。这种方式同样存在必须设置曲线型的溢洪道，消力池占地尺寸较大，工程要求高等缺陷。

因此，对于高水头、流量较大的水流消能，而且在电力工程中，坡脚厂区地面没有足够的建设消力(能)池场地的情况下，上述常用的水流消能方式都不能适用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种占用场地较小、可以利用现有的边坡台阶设置、充分对水利消能的高水头水流消能装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种高水头水流消能装置，设置在具有边坡台阶的山坡上，其由消能水槽、透空直墙和消能坎组成，其中透空直墙和消能坎顺次位于所述边坡台阶处的消能水槽内，且透空直墙垂直于水流方向，位于消能坎的上游侧。

透空直墙为垂直墙体，其底部悬空，可供水流通过，上部可以挡水和约束水流，消能坎可以进一步挡水和约束水流，因此，当洪水从高处落下进入边坡台阶处时，由于透空直墙的阻挡，引起透空直墙上游侧的水流水位壅高，形成激烈的碰撞旋滚，使水流动能得到部分消散，实现第一次的消能，此外，从透空直墙下部透空处通过的水流进入消能坎处，并被消能坎阻挡，引起水流在透空直墙和消能坎之间形成又一次激烈的碰撞旋滚，使水流的动能进一步消散，实现第二次的消能，经过两次消能后，水流动能基本消散，通过消能坎上表面平顺流向下游，实现有效的消能，可以充分利用现有的边坡台阶设置，占用场地小，消能效果好。

所述消能坎的顶端朝向所述透空直墙方向延伸，进一步将水流引向透空直墙后，水流的碰撞旋滚更加激烈，提高消能的效果。

所述消能坎的垂直截面呈弧形，可以有效地约束水流，提高消能效果，可以平顺的引导水流变向。

本实用新型的优点是：结构设置紧凑，布局合理，充分的利用了边坡台阶的地形设置，下游占用场地少，消能效果好。

附图说明

附图1为现有技术中底流消能装置的结构示意图；

附图2为现有技术中跳流消能装置的结构示意图；

附图3为现有技术中面流消能装置的结构示意图；

附图4为本实用新型实施例的结构示意图；