[发明专利]鱼背式跌坎底流消能工结构

说明书

技术领域

本发明涉及泄洪消能设施领域，特别涉及一种能够改善消力池水力学指标的鱼背式跌坎底流消能工结构。

背景技术

高坝下游的主要消能方式有底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能，其中底流消能是一种较为成熟的消能方式，具有入池流态稳定、消能效率高、尾水波动小、泄洪雾化影响小等优点。

然而由于底流消能方式射流临底，消力池底板水力学指标很高，如设计不妥，极易造成破坏，修复困难。故我国大型工程常对底流消能采取消极态度，尽可能弃而不用。但底流消能基本不受地质条件的限制，如设计运用适宜，其消能效果良好，而且稳定可靠。

在社会环保意识提高的大背景下，底流消能对周边环境影响较小的优点逐渐受到青睐，如果能够对底流消能工结构进行适当的改进，使之应用到高水头大流量泄洪工程，将会取得巨大的经济和环境效益，因此对传统底流消能工结构的优化设计是未来的发展目标。中国专利ZL200820081250.2公开了一种突扩跌坎型底流消能工结构，其特点是在泄槽末端消力池底板向下具有一定垂直高度的跌坎、在边墙的水平方向具有一定距离的突扩，这种消能结构虽能在一定程度上降低水力学指标。

然而大量具体研究及观测发现，水流入池后存在不同强度的回流和立轴漩涡，从而引起的淘刷、卷吸与产生的高动水压力上翘造成建筑物严重破坏，并且对周边环境具有不同程度的影响。

综上所述，提供一种能够改善消力池水力学指标的新型底流消能工结构，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够改善消力池水力学指标的新型底流消能工结构。

为了解决上述问题，本发明提供一种鱼背式跌坎底流消能工结构，其包括一级泄流槽、二级鱼背式泄流槽、消力池、消力池尾坎以及下游护坦；一级泄流槽末端与消力池底板存在高程差，一级泄流槽的末端衔接设置二级鱼背式泄流槽，其中，一级泄流槽的下游连接二级鱼背式泄流槽的顶端，一级泄流槽产生的射流为连续射流；二级鱼背式泄流槽的尾部与消力池相连接，二级鱼背式泄流槽的底面与消力池的底板重合。

优选地，所述一级泄流槽上设置有多个泄槽隔墙，所述一级泄流槽产生的射流为多股射流。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽为连续型，所述一级泄流槽产生的射流通过二级鱼背式泄流槽连续集中流入消力池。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽为间隔型，所述一级泄流槽产生的射流通过二级鱼背式泄流槽分散流入消力池。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽上设置有多个泄槽隔墩，泄槽隔墩设置有半圆形墩头和流线型墩尾，墩头直径为泄槽隔墩的厚度，墩尾的长度为泄槽隔墩厚度的1.5～2倍。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽上设置有多个泄槽隔墩，泄槽隔墩设置有半圆形墩头和流线型墩尾，所述泄槽隔墙与隔墩重合而形成一体，并延长至二级鱼背式泄流槽末端并在墩尾处与消力池底面相接。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽前端与一级泄流槽水平相接。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽后端溢流面曲线由两段曲线组成。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽后端溢流面曲线的第一段曲线的函数表达式为：x^1.85=2.0*H^0.85*y，其中，所述坐标原点选取一级泄流槽的末端，以水平指向下游为x轴正向，竖直向下为y轴正向；H为设计水头下一级泄流槽的末端上的水深。

优选地，所述二级鱼背式泄流槽后端溢流面曲线的第二段曲线为反弧段，所述反弧段末端与消力池底板相切，反弧段半径R由以下公式计算得出：R=0.305*10^m，其中R为反弧段半径，m由以下公式计算得出：m=(3.28*v+21*H+16)/(11.8*H+64)，其中，v为反弧段处水流的平均流速。

本发明的有益效果是：

1、本发明将传统底流泄槽分成两级，水流由上游泄流槽下泄，由于泄流槽末端与消力池底板存在一定高程差，下泄高速水流存在空间扩散，部分主流沿一级泄槽末端射入消力池水体中部，既不会潜底对底板产生破坏，也不会上漂形成面流；另一部分扩散水流则沿二级鱼背式泄流槽稳定下潜，形成附底流。