[发明专利]水电站岸坡消能结构

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程领域，尤其是一种水电站岸坡消能结构。

背景技术

消能结构，是一种消除泄水建筑物下泄急流的动能，防止或减轻水流对水工建筑物及其下游河渠等的冲刷破坏，并使水流在较短的距离内与下游正常水流取得妥善衔接而修建的工程设施。

目前，随着我国山区性河流水力资源的逐步开发，我国水电工程建设事业发展进入了高潮阶段，尤其是在西部山区修建了大量的中小型水电站。天然河道中的水流一般多属于缓流，单宽流量沿河宽方向的分布较均匀。但当河道中修建了坝、闸等泄水建筑物后，河道中流动条件发生了较大变化，下泄水流(比未建坝前的水流)流速大，水流能量大，对下游河床具有较大破坏力。这个问题在实际工程中如果解决不好，不仅将在下游河床产生严重的冲刷、河道淤积，而且会造成恶劣的流态，影响枢纽中其他建筑物的正常运行，甚至会危及大坝的安全。因此，采取有效的工程措施，人为地控制泄水建筑物下游水流的衔接与消能，以确保建筑物的安全是十分必要的。

在山区河流峡谷地带兴建中小型水利枢纽工程时，为了方便水工建筑物布置需要，常常考虑修建溢洪道来泄放水库中多余水量。山区河流往往具有河谷狭窄，地形地质条件复杂，洪水暴涨暴落，流量和水位变幅大，河床组成多为砂卵石或基岩等特点。因此，山区河流的上述特点，给消能结构型式的选择、布置、设计带来相当大的难度，泄洪消能问题也变得复杂多变，成为了工程设计中必须慎重考虑的关键性技术问题。

现有的消能结构常常有以下型式，一种是采用挑流消能的方法，在泄洪建筑物末端设置挑流鼻坎，将泄放的高速水流导向下游离泄水建筑物较远的位置，跌落水流冲刷河床形成一个冲刷坑，大部分能量在冲坑水垫中紊动剪切消散。虽然挑流消能因具有结构型式简单，可以有效控制射流落入下游河床的位置、范围和流量分布，对尾水变幅适应性强，工程量小等优点成为工程应用最广泛的消能结构，但在工程实践中它也存在如下缺点：下游局部冲刷问题较严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都比较大。尤其是山区河流中的峡谷河道存在高陡边坡的稳定问题，如果岸边存在如松散崩滑体等不利地质条件时，也常常造成岸坡失稳崩滑等现象产生。

另外一种常见的消能结构型式为在泄水建筑物下游人工设置消力池。其消能机理为：通过在消力池中形成水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方法。消能主要靠水跃产生的表面漩滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和混掺作用。采用人工修建消力池进行消能的方法，往往具有流态稳定、消能效果较好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，但是在山区河流修建水电站工程时，根据前述山区河流存在的特点常常面临着修筑护坦较长，建筑物的布置空间不足，土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高等问题。

所以如何设计出一种工程造价低、消能效果好且便于在山区河流水电站中实施应用的消能结构即成为本技术领域有待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服上述现有技术的不足，而提供一种工程造价低、消能效果良好且特别适合在山区河流水电站中实施的水电站消能结构。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

水电站岸坡消能结构，其特点在于，包括斜向下设置于大坝溢洪道泄槽出口段与大坝下游河床之间的消能岸坡，所述消能岸坡坡度小于70°，该消能岸坡上固定设置有若干排消力墩。消能岸坡仅需由原河床坡岸平整衬砌，且它和消力墩均只需由混凝土制造，总体工程量小，成本便宜，且因无需另外单独设置消能结构而节省了布局空间，在消能岸坡上水流不断地碰撞消力墩并与空气互相混掺消散掉下泄水流能量，具备消能效果好的优点。同时消能岸坡坡度小于70°，可保证消能岸坡上端出水口水流不会挑射而出，同时降低岸坡施工难度；如坡度过高则无法保证施工效果，当然具体实施时，在布局空间允许的实际环境条件下可使消能岸坡坡度尽量小，以提高消能效果。