[实用新型]坝面消能工

说明书

技术领域

 本实用新型涉及溢流坝结构，特别是一种溢流坝的坝面消能工。

背景技术

水坝，是拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的挡水建筑，其具有形成水库，抬高水位、调节径流、集中水头，用于防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运等作用，但水坝泄洪时水流高度集中，必须采取有效的消能方式对下泄的水流进行消能，否则，下泄洪流产生的巨大水能会对下游河床及周边环境造成不良影响。

在现有的消能方式中，通过修造坝面的结构进行消能是相当有效的方式，例如，传统的坝面常修造成糙率很小的光滑曲面，下泄水流90%以上的能量被输送到坝面末端集中进行底流消能，但采用底流消能时所需的消力池既深又长，消能防冲设施工程量大、造价高。

为此，如图1、图2所示，现有技术出现了将坝面修造成内凹式连续阶阶梯状、或者外凸式不连续阶梯状的消能方式，其中，内凹式连续阶梯消能工多用于坡度较陡的坝面上，外凸式不连续阶梯消能工多用于坡度较缓的坝面上。通过阶梯对水流产生破碎作用，加剧了水流紊动和边界层的发展，使坝面阶梯上出现沿水平轴漩转的横向含气漩涡，主流受其衬垫，掠过各阶梯末端，逐步形成表面有掺气水舌、底部有稳定含气漩滚的阶梯坝面典型流态——滑掠水流，水流能量通过掺气、漩滚间的剪切作用和连续跌坎造成的强烈掺混作用得到消散，大大增加了坝面的消能率，从而减少下游余能，改善下游消力池的消能压力，有利于减少消力池的长度和深度，节省工程投资。但这两种台阶状的坝面消能工10，尚有不足之处：1、当单宽流量较大时，水舌厚度比台阶100高度大，掺气及稳定漩滚发生的位置靠下，滑掠水流发展不充分，致使消能效率低下；2、对于中低坝、坝面流程短的情况，甚至无法形成稳定的滑掠水流，不能体现出坝面阶梯消能的优势；3、即使在正常运行条件下，该消能工亦有一定的优化提升空间，进一步减少下游消力池的工程量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种消能效果更好的坝面消能工。

本实用新型所述的坝面消能工，包括呈阶梯状分布在倾斜坝面上的多个凸台组，每个凸台组具有多个独立的凸台，上下相邻的凸台组的凸台相错位，凸台的顶面与坝面接合的区域略微下凹，凸台顶面的前缘为圆弧形。

本实用新型在倾斜的坝面由上至下呈阶梯状设置多个凸台组，上下相邻的凸台组的凸台错位分布且其顶面的前缘呈圆弧形，其与现有的平直的阶梯消能工相比，圆弧形的前缘能有效增加掺气长度，增大了水流和空气的接触面，使泄流水舌表面掺气更充分，底缘含气漩滚更加稳定和完整，另外，凸台顶面与坝面的接合区域微凹，如同微型消力塘，形成的水垫层可减少跌流冲击，防止坝面空化；泄洪时部分水流经同一凸台组中相邻的凸台之间的坝面分散下泄，部分水流则跌落在凸台顶面之后呈扇形散开，向两侧散开的水流与相邻的凸台上形成的扇形分散流碰撞掺混，消去部分能量后，跌落至下一个凸台组，逐步形成表面有掺气水舌、底部有稳定含气漩滚、局部有水流分散和碰撞消能的滑掠分散破碎水流，其可更有效地提高坝面消能效率。

附图说明

图1是现有的台阶状坝面消能工的俯视图。

图2是图1沿A-A方向的剖视图。

图3、图5是本实用新型的俯视图。

图4是图3沿B-B方向的剖视图。

图6是图5的侧视图。

具体实施方式

如图3至6所示，所述的坝面消能工，包括呈阶梯状分布在倾斜坝面1上的多个凸台组，每个凸台组具有多个独立的凸台2，上下相邻的凸台组的凸台2相错位，凸台2的顶面与坝面接合的区域略微下凹，凸台2顶面的前缘为圆弧形。其与现有的平直的阶梯消能工相比，圆弧形的前缘能有效增加掺气长度，增大了水流和空气的接触面，使泄流水舌表面掺气更充分，底缘含气漩滚更加稳定和完整，另外，凸台2顶面与坝面1的接合区域微凹，如同微型消力塘，形成的水垫层可减少跌流冲击，防止坝面空化；泄洪时部分水流经同一凸台组中相邻的凸台2之间的坝面分散下泄，部分水流则跌落在凸台顶面之后呈扇形散开，向两侧散开的水流与相邻的凸台2上形成的扇形分散流碰撞掺混，消去部分能量后，跌落至下一个凸台组，逐步形成表面有掺气水舌、底部有稳定含气漩滚、局部有水流分散和碰撞消能的滑掠分散破碎水流，其可更有效地提高坝面消能效率。

为进一步提高坝面消能工的消能效率，所述的凸台顶面的前部可设置为向上翘起。