[发明专利]一种多级圆锥形排沙消能装置

说明书

技术领域

本发明涉及水力学及河流动力学领域，具体是一种多级圆锥形排沙消能装置。

背景技术

随着水利工程事业的兴起，各种大型水利工程设施不断的在建设，拦水坝之类的堵水设施是必不可少的，部分由于地形地貌条件的影响，初始水头大于输送过程中消耗的能量，所以对下游工程设施带来较大的破坏，造成不必要的风险。所以为了对下游进行保护，必须建设一种或多种消能装置。传统的消能方式有：底流式衔接与消能，主要是采取工程措施将水跃控制在建筑物附近，利用水跃旋滚区水流的强烈紊动消能，但是当上游来流流速较大时,往往仅通过单一消能池并不能达到理想的消能效果,未充分消能的水流仍然会对下游河床造成冲刷破坏；挑流式衔接与消能，是在泄水建筑物下游端修建一个挑流鼻坎，利用宣泄水流的巨大动能，将水股向空中抛射，在远离水工建筑物的下游跌落；面流衔接与消能，在泄水建筑物的末端设置一较小挑角的垂直鼻坎，将下泄的高速水股引向下游水流的表层，并逐渐向下游扩散，使靠近和河底的流速较低，虽然对下游的冲刷不大，但会引起下游水面的剧烈波动，因此对岸坡的稳定和航运不利。

本发明在研究了多种消能设施，如冲击墩、台阶等基础上，综合考虑了河道排沙的设施，基于消能的本则结合螺旋弯道的原理，将排沙消能一体化。设置多级螺旋弯道，可根据水头差的高低设置相应级数，随着级数的增多消能效果越明显、排沙量也逐渐增大。这种多级圆锥形排沙消能装置不仅可以将上游具有较高能量的水逐级消能、还可以在弯道处排沙，为排沙消能的复合形式进一步研究和推广提供参考价值。

发明内容

本发明的目的是提供了一种多级圆锥形排沙消能装置，主要解决了传统水利工程消能设施因水头差大而消能效果不良的局限性，以及无法同时排沙而产生的浪费问题；

本发明提供了一种多级圆锥形排沙消能装置。该装置主要由进水口、出水口、排沙口、螺旋弯道组成；

所述进水口是指连接高水头端即上游泄水处的槽状口；

所述出水口是指整个装置经过多级消能后，最终在下游出水的管状口；

所述排沙口是指连接在各级螺旋弯道底部的管状口；

所述螺旋弯道是指上部连接进水口、下部连接出水口以圆锥状从上向下螺旋的弯道。

本发明的有益效果是：该装置将势能较高的水引入圆锥状螺旋弯道内，利用弯道消能，消能效果显著提高；该装置在一级弯道底部设置连通管道利用势能差将水引入二级，由于重力等相关阻力消能作用，消能效果进一步提升；该装置利用弯道环流原 理，在重力作用下，泥沙在弯道凸岸集聚，再由排沙口排出，排沙消能一体化，节约了资源。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是本发明的俯视图。

图中：1—进水口；2—出水口；3—排沙口；4—螺旋弯道。

具体实施方式

为使本发明的发明目的，优点以及使用技术清楚明了，下面结合图1、图2与实际实施步骤对本发明进行详细说明:

如图1所示，本装置主要由进水口1、出水口2、排沙口3、螺旋弯道4组成。所述进水口1将上游需要泄能的水流引入螺旋弯道4中，在一级螺旋弯道4中，由于重力作用，水流自上而下，能量逐渐降低，在螺旋弯道4底部开设有排沙口3，上游水流中携带的泥沙随着弯道旋转而在凸岸集聚，在重力作用下，最终在排沙口3排出。水流经过一级螺旋弯道4底端后，连通下一级螺旋弯道，由于势能差存在，在第二级螺旋弯道中水流由下至上，水能进一步降低，弯道中的泥沙同理在二级螺旋弯道底部排出。水流到达二级弯道顶部时，同理循环进水口1的过程，直至下游，最终由出水口2排出。