[发明专利]一种侧向出流旋滚消能的消力池

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程泄洪消能技术领域，具体涉及一种适用于设置在河道转弯处的枢纽整体需要消能的消力池。

背景技术

消力池为促使在河道下游或者泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施。消力池能使下泄急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40％～70％，并可缩短护坦长度，是一种有效而经济的消能设施。水利工程中消力池的设计，其长度是影响消力池消能效果非常重要的一个因素，而消力池的长度与水跃长度密切相关。常规消力池通过设计尾坎在水跃段上施加与水流方向相反的反击力，可以有效减小水跃长度，进而达到减小消力池长度，降低工程施工量的目的。设计有尾坎的消力池水跃长度一般为消力池不设置尾坎情况下的水跃长度(即平底渠道自由水跃长度)的70％～80％。尽管通过设置尾坎可以降低消力池的长度，但消力池的长度仍然较长。

设置有尾坎的传统消力池，实际上仍只能在消力池首部形成水跃并形成回流，水流从急流变为缓流，变为缓流后的水流紊动仍较剧烈，消能效果很差，且在其底部的水流速度仍很大；由于上述两个原因，为了增加消能效果，需要将消力池建的很长，使水流在消力池内完成水跃后再经过较充分的调整，使水流速度分布更加均匀，并且紊动能进一步消耗后才能进入下游河道，否则容易对下游河道造成比较严重的冲刷。因此，传统的消力池需要布置于河道两侧边坡地质条件比较理想的位置，并且需要沿河道直段方向布置，才能达到消力池设计所需要的长度和深度，保证下泄水流消能充分，与下游河道平稳衔接，避免对下游河道的冲刷等问题。

由于许多溢流坝消力池修建在高山峡谷处，岸边边坡地质条件比较复杂，河流转弯也是比较普遍遇到的工程条件，而河流直段处两侧岸边边坡的地质条件有时很难保证满足工程建设要求，因此建在高山峡谷处的传统消力池很难满足消能要求。如果河道在大坝后很短距离内转弯，由于弯道的直段部分很窄，不能满足传统消力池的长度要求，根本无法采用传统消力池的布置形式，需要寻找一种新的消力池布置形式解决河道弯道部分的消能问题。

且传统消力池进出口方向均沿河流河道方向，对于河道上游高水头环境，下泄水流的速度很高，挟带的能量很大，为达到充分消能的效果，消力池的深度和长度均需 很大，才能保证出池水流与下游河道水流的平稳衔接，这将大大增加建造消力池的成本。

发明内容

针对传统消力池的技术现状及不足，本发明的目的旨在提供一种颠覆传统消力池平面布置结构的侧向出流旋滚消能的消力池，以填补现有技术中缺少适于在河道弯道建造消力池空白，同时解决传统消力池开挖工程量大、消能效果不理想等问题。

本发明的上述目的，可以通过由下述技术方案构成的侧向出流旋滚消能的消力池来实现。

本发明提供的侧向出流旋滚消能的消力池，由位于设置在上游河道内的溢流坝后方部分槽池和与该部分槽池相接位于下游河道水流入口前方部分槽池构成，两部分槽池的轴线相交，整体在平面方向呈折弯结构，流经溢流坝的水流进入消力池产生水跃后侧向旋滚地流出消力池，使水流得以消能。

在本发明的上述技术方案中，溢流坝后方部分槽池的轴线与下游河道水流入口前方部分槽池的轴线所呈夹角具体大小可以根据河道转弯情况灵活调整，为了提高下游河道水流入口前方部分槽池的外侧边墙对水跃后水流的反向作用，溢流坝后方部分槽池的轴线与下游河道水流入口前方部分槽池的轴线一般控制呈60°～120°相交，进一步地，溢流坝后方部分槽池的轴线与下游河道水流入口前方部分槽池的轴线优先考虑呈90°相交。

在本发明的上述技术方案中，为了进一步减小消力池出口处底流的速度，使消力池内水流与下游河道内水流平稳衔接，在下游河道水流入口前方部分槽池的尾部可以考虑设置一尾坎。

在本发明的上述技术方案中，为了满足工程运行需要，构成槽池的边墙高度不小于设计洪水位高度。

在本发明的上述技术方案中，构成槽池的边墙，根据河道环境地质条件可以考虑设计为垂直结构边墙，也可以设计为向外侧倾斜的阶梯结构边墙或斜坡结构边墙。