[发明专利]具有挑流结构的组合式高低坎消力池

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程中高水头、大单宽流量的低雾化、高效的泄洪消能技术领域，特别涉及一种新型消能工结构，其为一种具有挑流结构的组合式高低坎消力池。

背景技术

高水头、大单宽流量泄洪消能问题是水利工程里面一个难度较大又至关重要的问题。公开号为CN101215828A的专利中提出了一种高低坎底流消力池；公开号为CN101624818A的专利中对该高低坎底流消力池进行了改进，采用差动分裂式进口，包括水流进口段、与水流进口段相接的消力池以及与消力池相接的护坦。

此种结构的消能设施使下泄水流通过高低坎消力池时，呈现出淹没射流状态，降低了底板压力，也可以较大程度的降低消力池内的临底流速，具有较高的消能率，消力池运行较为安全，相对于其他形式的消能工具有显著的优越性。

同时，研究发现泄洪过程中，水流进口段跌坎下方消力池的前半部分形成强消能区，大部分能量集中于前半段消散，消力池后半部分消能较弱，虽然达到了高效消能的作用，但没有完全充分的利用消力池的长度进行消能；集中消能区水流紊动剧烈，水面波动较大，存在流态不稳定的问题，同时也存在损坏消力池结构、影响泄洪建筑物的正常运行的可能性。

因此，消除消力池的集中消能特点，消除集中消能区水流紊动剧烈、水面波动较大的现象显得尤为必要。

综上所述，提供一种有效解决消力池安全稳定运行中可能出现的不利水力学问题的消能工结构，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有效解决消力池安全稳定运行中可能出现的不利水力学问题的消能工结构。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有挑流结构的组合式高低坎消力池，以消减、均化下泄流量对消力池前半段的冲击，将高低坎泄流孔下泄水流纵向拉伸、分区域错开，分散高低坎消力池前半部分集中消能区域，达到沿程分散消能的效果，消除集中消能区水流紊动剧烈、水面波动较大的现象，设计消力池尾坎迎水面为WES堰面曲线，减小消力池内部的流激振动。

本发明的一种具有挑流结构的组合式高低坎消力池，其包括水流进口段、与水流进口段相接的消力池、消力池后端的尾坎以及与消力池相接的护坦；所述水流进口段由相间排列的高坎泄流孔和低坎泄流孔及高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的中隔墙构成；所述水流进口段为反弧挑流结构，所述高坎泄流孔水流出口的挑射角α₁和所述低坎泄流孔水流出口的挑射角α₂被设置成使得高坎泄流孔的出流进入消力池内的部位和低坎泄流孔的出流进入消力池内的部位分区域地错开。

优选地，所述尾坎的迎水面为WES堰面曲线。

优选地，所述高坎泄流孔水流出口的挑射角α₁和所述低坎泄流孔水流出口的挑射角α₂满足如下关系式：α₂≤α₁≤25°。

优选地，所述高坎泄流孔和低坎泄流孔的表面曲线均为反弧段；所述高坎泄流孔反弧段半径和低坎泄流孔的反弧段半径满足如下关系式：R₁≤R₂；6h₁≤R₁≤10h₁；6h₂≤R₂≤10h₂；其中，R₁为高坎泄流孔反弧段半径；R₂为低坎泄流孔反弧段半径；h₁为高坎泄流孔反弧段最低点处的最大水深；h₂为低坎泄流孔反弧段最低点处的最大水深。

优选地，所述具有挑流结构的组合式高低坎消力池满足如下关系式：2d₂≤1.5d₁≤d₃；其中，d₁为高坎泄流孔水流出口端部到消力池底板的高度，d₂为低坎泄流孔水流出口端部到消力池底板的高度，d₃为尾坎顶端到消力池底板的高度。

优选地，所述水流进口段的最外两侧为高坎泄流孔或者低坎泄流孔。

本发明的有益效果是：