[发明专利]一种布置在弯曲河道的底流消能工

说明书

本发明公开了一种布置在弯曲河道的底流消能工，包括布置于弯曲河道弯道段前的直线型主消力池和布置于弯道段的曲线型辅消力池；主消力池与辅消力池交接的位置布置有沿水流断面方向排布的导流‑消力墩。本发明利用主、辅两级消力池与导流‑消力墩相结合的控制技术，不仅能有效消除弯曲河道的底流消能中弯道段局部水流的大幅度波动，而且能妥善解决弯道段出来流与凹岸坡脚部位对冲进而影响坡岸稳定的问题。

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，涉及水利水电工程消能建筑物布置形式及结构的改进，更为具体的说涉及一种类似“L”型弯曲河道的底流消能技术。

背景技术

一般的水闸、中小型溢流堰或地质条件较差的各类泄水建筑物，多采用底流式消能。底流消能是一种基本的消能型式，能降低雾化的影响，在水利工程中获得了广泛应用。其是借助于一定的工程措施来消能的。

消力池底流消能是水利工程中常见的消能方式，其利用消力池来控制水跃位置，通过水跃发生的表面旋滚和强烈紊动来消除余能，而为了改善消力池的消能效果，也常在池中设置辅助消能工。平面布置时消力池大多采用等宽直线型布置，但在一些高原山地、丘陵众多的地区，河道急弯较多，在这些地方布置消能设施时,往往受到地形、地质条件的限制及坝址轴线选择等布置的原因，消能建筑物与弯道邻近，若采用全程等宽直线型消力池将大大增加岸坡开挖的工程量，且会面临消力池出口水流与下游转弯河道衔接问题；此外，若消力池布置时规模因地形、地质而受限，消能不充分，那么出口水流仍带有一定能量，将形成弯道段局部水流大幅度波动，与凹岸坡脚部位发生对冲的不利流态，如不采取工程措施，将影响弯道段凹岸的岸坡稳定，从而影响工程的运行安全。因此，做好底流消能工作，掌握弯道段水流控制技术，对于新建和改、扩建布置在弯曲河道中底流消能工的安全运行都至关重要。

弯曲河道消力池底流消能、流态控制技术方面，前人提出了一些改善措施，包括：多级消力池法、曲线型消力池法等。多级消力池法在不同的实际工程中均发挥了自身特性，取得了能量消杀、调节流态效果。多级消力池法常在大单款流量、低沸汝德数Fr中应用，高沸汝德数Fr数中应用较难，且造价较高。由于下泄流量较大且流速较高时，对消力池也有一定的规模要求，因此曲线型消力池法的难点是在高流速条件下需要特别关注消力池因弯曲产生的离心力造成的水流对全程沿岸的冲刷，且弯道段后水流横向断面上流速分布不均，给出口消能工布置带来困难。

此外，对于布置在弯曲河道的底流消能而言，上述各种措施均未考虑消能时或消能后弯道处水流仍带有余能，从而会与弯道段凹岸发生对冲，导致局部水流大幅度波动的情况，如何解决布置在弯曲河道的底流消能和水流控制的问题仍亟待研究。

发明内容

针对现有消力池底流消能工难以实现对弯曲河道有效消能的技术现状，本发明提供了一种布置在弯曲河道的底流消能工，能够消除弯道消力池内回流强度高而造成的凹岸坡脚冲刷剧烈等泄洪风险。

本发明的研究针对的是具有弯曲河道的消能工程，属于低沸汝德数Fr底流消能，鉴于低沸汝德数Fr底流消能的消能率通常较低，为了降低消力池工程量，本发明以直线型消力前池为主消力池，以曲线型消力后池为辅消力池，将两者结合，实现对弯曲河道水流的消能。

本发明提供的布置在弯曲河道的底流消能工，其沿“L”型弯曲河道纵向分为两级，包括布置于弯曲河道弯道段前的直线型主消力池和布置于弯道段的曲线型辅消力池；所述主消力池与辅消力池交接的位置布置有沿水流断面方向排布的导流-消力墩。