[发明专利]涉水工程消能工

说明书

技术领域

本发明涉及涉水工程中的消能设施技术领域，尤其涉及一种涉水工程消能工。

背景技术

在城市排水防涝、水利工程以及相关工程领域中，往往需要进行长距离大落差输水，在输水落差较大的情况下由于水流跌落产生大量的势能与动能转化，具有较大动能的水流对下游构筑物产生较强的冲击作用，因此，在相关工程中均采用不同形式的消能工对上游来水进行消能，以减少水流冲击对下游构筑物的冲击破坏。

现有消能工类型有：底流消能工、挑流消能工、面流消能工、戽斗消能工、沿程消能工、自由跃落式消能工、宽尾墩消能工和洞内消能工以及混合型式消能工等。不同的消能工适用水力条件不同，对于下游为非明渠段且落差较大的输水系统，多采用消力井或者不同形式的消力坎进行输水消能。对于含泥沙的水流，水中所携带的泥沙悬浮物在通过较大落差的输水构筑物传输过程中，水流跌落产生大量动能对下游构筑物产生较大冲击。现有消能工往往只考虑水流的消能，而忽略了悬浮物在消能工段的沉积，消力井式消能工在泥沙含量较高的输运系统中往往需要高频率的人工或机械清淤，否则则会因悬浮物的沉积而失去消能作用；而消力坎式消能工虽可起到消能作用，但掺混入水流的气体不能在消能工段溢出，而是进入下游构筑物时才逐渐释放，气体溢出水体后在后续设施中形成大量气团，易形成水击等不利水力现象，影响构筑物的安全运行。

由于传统消能工各方面缺陷的存在限制了其在下游是非明渠流的工程中的应用。因此，开发一种既可实现良好的消能作用，避免泥沙在该工段大量淤积又同时使水流中掺混的气体在该段顺利溢出的消能工成为该类工程领域亟待解决的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种涉水工程消能工以解决上述问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既可实现良好的消能作用，避免泥沙在该工段大量淤积，又同时使水流中掺混的气体在该段顺利溢出的涉水工程消能工。

为实现上述目的，本发明提供了一种涉水工程消能工，包括上游输水构筑物、跌水构筑物、流量控制构筑物和下游输水构筑物；所述上游输水构筑物通过所述跌水构筑物与所述下游输水构筑物导通连接；所述跌水构筑物与所述下游输水构筑物的连接段的下游端设置有凸起的流量控制构筑物，所述流量控制构筑物上设置有若干通水孔。

较佳的，所述跌水构筑物导通连接于所述下游输水构筑物的一端头；所述流量控制构筑物为一面向所述端头、设置在所述下游输水构筑物下游端上的挡水墙，所述挡水墙与所述端头之间形成的空间位置对应于所述跌水构筑物与所述下游输水构筑物的连接口位置下方。

较佳的，所述跌水构筑物导通连接于所述下游输水构筑物的中间段，所述流量控制构筑物为两相互对立设置在所述下游输水构筑物底端上的挡水墙，所述挡水墙与所述下游输水构筑物之间形成的空间位置对应于所述跌水构筑物与所述下游输水构筑物的连接口位置下方。

较佳的，所述挡水墙包括多块相互平行设置在同一平面上的板条，相邻所述板条之间设置有通水孔。

较佳的，所述板条为水平设置。

较佳的，所述板条为垂直设置。

较佳的，所述板条数量由所需要的消能自由水面高度及系统入流量确定。

本发明的有益效果如下：

1、本发明具有良好的消能作用。水流由上游输水构筑物跌至下游输水构筑物的过程中，由于水流跌落产生大量的势能与动能转化，具有较大动能的水流将对下游构筑物产生较强的冲击作用。本发明通过设置凸起的带有通水孔的流量控制构筑物，达到减小下游输水构筑物有效过水面积的效果，由于上游来水流量较大，同时下游过水面积减小，此时会在流量控制构筑物围设的区域形成一定量的积水，随着积水自由水面的升高逐渐形成了一个凸起的消力井，达到对上游来水消能的效果，减少水流冲击对下游构筑物的冲击破坏。

2、避免泥沙在连接段大量淤积又同时使水流中掺混的气体在该段顺利溢出。由于流量控制构筑物存在一定的过水断面，在该构筑物前形成的自由水面具有一定的水头，促使通过流量控制构筑物的水流流速较大，同时由于上游来水对底端的冲击作用，使易沉积的泥沙等悬浮物重新悬浮，并在高速水流的带动作用下流向下游，从而避免了悬浮物在该段的沉积，确保了消能部件的消能效果不受影响。通过流量控制构筑物形成的消力井段可以实现水气的剧烈混掺以达到消能效果，同时在流量控制构筑物的阻水压缩过水断面作用下促使水中气体在该段大量溢出，减少了进入下游设施水流的掺气量，可避免水击水锤等不利水力现象的产生几率。