[实用新型]多级阶梯型跌坎组合消能工结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及泄洪消能设施的水利工程领域，特别涉及一种防洪泄洪工程中的适用于高水头、大流量的一种多级阶梯型跌坎组合消能工结构。

背景技术

我国的高坝工程多位于西部的高山峡谷地区，在泄洪消能方面的共同特点是“水头高、流量大、泄洪功率大、河谷狭窄、地质条件复杂”，泄洪消能技术难度大，存在问题突出，通常伴随一些特殊的水流现象，因而，泄洪消能设计、安全运行问题一直是近年来水利水电工程界所关心的热点问题。底流消能由于具有流态稳定、雾化影响小、不受地质条件限制等优点，一直受到中小型工程的青睐。

然而，由于地理消能射流临底、底流速很高等问题，在大型水利工程中应用受限。中国专利ZL200820081250.2在常规底流消能工基础上公开了一种突扩跌坎型底流消能工结构，其特点是在泄流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，降低了底板和边墙处的水力学指标，提高了消能率；中国专利公开号为CN101215828A的专利申请公开了一种高低坎底流消力池，其特点是将下泄水流分为多股水流，由高低坎泄入下游，对高坎在平面上采用合适的收缩角，从而提高消能效果。然而，这些消能结构虽能在一定程度上降低水力学指标，但大量具体研究表明采用扩跌型消能工水流入池后存在不同强度的回流和立轴漩涡[黄海艳，张强，王海军.扩跌型底流消能工水力特性的试验研究.中国农村水利水电.2010年第7期：86-87]，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。由此可见，常规底流消能应用局限性较大；增加辅助消能工等现有技术措施产生的消能效果不是很理想或对泄水建筑物造成威胁。如何解决底流消能在工程中应用的局限性，这正是本实用新型的任务所在。

综上所述，提供一种适用于水头高、流量大、泄洪功率大、河谷狭窄、地质条件复杂的易于修建的泄洪消能设施，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于高水头、大单宽流量的组合消能工结构，不仅符合底流消能的要求，而且能够降低消力池内的水力学指标，并增加了水流的紊动，大幅提高了消能效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种多级阶梯型跌坎组合消能工结构，其包括：泄流槽、多级阶梯跌坎结构、消力池、消力池尾坎以及下游护坦，所述泄流槽的末端连接所述多级阶梯跌坎结构的顶端，所述多级阶梯跌坎结构底端与所述消力池连接，所述泄流槽的末端与所述消力池底板存在一定高度差，所述多级阶梯跌坎结构的底面与消力池底板相平，所述消力池通过所述消力池尾坎与所述下游护坦连接。

优选地，所述泄流槽的末端与所述消力池底板的高度差为H，所述多级阶梯跌坎结构的长度L的范围为H～2H。

优选地，所述组合消能工结构包括隔墙，所述隔墙间隔设置于所述泄流槽中，所述隔墙将所述泄流槽沿着所述泄流槽宽度方向分段隔开。

优选地，所述隔墙的长度等于所述泄流槽的长度，所述多级阶梯跌坎结构在其宽度方向上连续，所述泄流槽的下泄水流经过所述多级阶梯跌坎结构连续集中进入所述消力池。

优选地，所述组合消能工结构包括隔墩，所述隔墩间隔设置于所述多级阶梯跌坎结构中，即所述隔墩将所述多级阶梯跌坎结构沿所述多级阶梯跌坎结构的宽度方向分段隔开，所述隔墩的长度大于所述多级阶梯跌坎结构的长度，所述泄流槽的下泄水流经过所述多级阶梯跌坎结构分为多股射入所述消力池。

优选地，所述隔墩设有墩头和墩尾，所述墩头设置为半圆形，所述半圆形的直径等于所述隔墩的厚度。

优选地，所述组合消能工结构包括隔墙与隔墩，所述隔墙间隔设置于所述泄流槽中，所述隔墩间隔设置于所述多级阶梯跌坎结构中，所述隔墩与所述隔墙连接，即所述隔墩与所述隔墙为连续设置，所述隔墩与所述隔墙的数量与厚度分别相同。

优选地，所述隔墩设有墩尾，所述墩尾设置为流线型。

本实用新型的有益效果是：

1、相对于传统底流消能工，本实用新型所述阶梯型组合消能工增加了泄流槽的高程，达到降低消力池内水力学指标的效果，为高水头、大流量的泄水建筑物提供了一种新型消能设施。

2、本实用新型所述阶梯型消能工泄流槽末端设置有阶梯结构，加剧了水流紊动，提高了消能效果，且避免了泄流槽与消力池底板高程差引起的淘刷、卷吸等破坏作用。