[发明专利]一种优化后的联合消能工体型

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化后的联合消能工体型，属于水利工程泄洪消能技术领域。

背景技术

我国河流丰富、雨量充沛，易于水利工程的开发与建设。然而许多河流流量较大、泄洪落差也很大，水利工程拦截河流对下游冲刷破坏十分严重。常用的传统消能工主要有消力池、宽尾墩等，而利用传统消能工进行消能防冲，由于水头高、流量大，这就要求了传统消能工体型较大，其消能效果好却不经济。

为解决此类问题，提出消能工的联合运用。常用的联合消能工有宽尾墩-消力池联合消能工以及宽尾墩-消能台阶联合消能工。而利用宽尾墩-消力池联合消能工进行消能防冲，其消能效果较好但溢流坝面负压值较大，易发生坝面的空蚀空化破坏。应用宽尾墩-消能台阶联合消能工时，其溢流坝面空蚀空化现象得到一定改善，但不适用于水头高、流量大的情况或宽尾墩尺寸仍旧较大不经济。近年来，“宽尾墩+消能台阶+消力池”的联合消能工得到了应用，作者通过国家自然科学基金（51569010）水工模型试验，得知此种联合消能工可通过消能阶梯部位进行优化，优化后的联合消能工消能率有所提高，阶梯面的空蚀空化现象也得到改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化后的联合消能工体型，将WES 溢流坝面闸墩尾部扩展成宽尾墩，使水流收缩挑射到空中，与空气摩擦、掺气、扩散消能。

本发明按以下技术方案实现：一种优化后的联合消能工体型，包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3；宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部，消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段，消能台阶2一端与宽尾墩1相连，消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连，消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5；消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部，消能台阶过渡段4为组合式台阶，其台阶Ⅰ6高度h1为1~1.5m，台阶Ⅱ7高度h2为1~0.5m，台阶Ⅰ6宽度b1为0.75~1.125m，台阶Ⅱ7宽度b2为0.75~0.375m，消能台阶均匀段5为常规均匀台阶，其台阶Ⅲ8高度h3为1m，台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。

所述消力池3通过反弧段与消能台阶2相连，采用常规消力池型式。

一种优化后的联合消能工体型的工作原理为：水流自水库经进水闸进入，流经溢流坝段，经过WES 溢流坝面闸墩尾部的宽尾墩1使水流收缩挑射到空中，与空气摩擦、掺气、扩散消能。又经过消能台阶2对水流的阻力，使下泄水流在台阶之间形成旋滚，并与坝面主流发生强烈的混掺作用，迫使水流产生强烈地紊动，大量掺入空气，从而达到消能以及降低台阶坝面处的空蚀空化的目的。水流流经反弧段流入消力池3，形成底流消能，在消力池水垫内加强水流内部掺混作用，从而达到增进消能的目的。

本发明具有以下有益效果：

1、该优化后的联合消能工采用联合消能的形式，消能率有一定幅度的提升；

2、该优化后的联合消能工优化消能台阶，能减小宽尾墩过流时坝面出现的负压，又可避免水流集中对坝面的冲蚀作用；

3、该优化后的联合消能工对下游冲刷较小，坝体安全可靠，使用寿命长；

4、该优化后的联合消能工尺寸要求较小，设施维护周期较长，更加经济与安全。

附图说明

图1为本发明结构主视示意图；

图2为本发明消能台阶结构示意图。

图中各标号为：1：宽尾墩、2：消能台阶、3：消力池、4：消能台阶过渡段、5：消能台阶均匀段、6：台阶Ⅰ 、7：台阶Ⅱ 、8：台阶Ⅲ 。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-2所示，一种优化后的联合消能工体型，包括宽尾墩1、消能台阶2、消力池3；宽尾墩1位于WES 溢流坝面闸墩尾部，消能台阶2位于坝体WES溢流坝面的直线段，消能台阶2一端与宽尾墩1相连，消能台阶2另一端通过反弧段与消力池3相连，消能台阶2包括消能台阶过渡段4、消能台阶均匀段5；消能台阶过渡段4位于消能台阶均匀段5上部，消能台阶过渡段4为组合式台阶，其台阶Ⅰ6高度h1为1m，台阶Ⅱ7高度h2为1m，台阶Ⅰ6宽度b1为1.125m，台阶Ⅱ7宽度b2为0.375m，消能台阶均匀段5为常规均匀台阶，其台阶Ⅲ8高度h3为1m，台阶Ⅲ8宽度b3为0.75m。

消力池3通过反弧段与消能台阶2相连，采用常规消力池型式。