[发明专利]一种翼型消力池

说明书

一种翼型消力池，包括常规段、位于常规段下游且过流断面变窄的束窄段、位于束窄段上游首部且向流道外侧扩散的翼型结构；所述翼型结构包括束窄部分和扩散部分。本发明通过在常规消力池中部适当位置两侧增设翼型结构的方式为部分水体提供了额外的消能场所，使该部分水体在扩散部分空间内形成强烈旋滚，进而实现能量的大幅耗散，较大幅度地增加了常规消力池的消能效率。另外，本发明结构造型简单，不大幅增大工程量，消能效果突出，具有较大的应用价值。

技术领域

本发明涉及水利水电工程中泄洪消能领域，具体说是一种翼型消力池。

背景技术

水利水电工程建设中，泄水建筑物的主要水力设计任务即是选择适当的消能(水利工程中由于坝、堰等壅水建筑物使河道水位壅高，水流的下泄必然导致流速的大幅增大，消能的内涵就是使高速水流携带的一部分巨大动能又再次迅速转化为势能，从而降低水流流速)措施以使在下游较短距离内消除高速水体相对于下游河道的余能，从而与之平顺衔接。底流消能即所谓的消力池消能，就是利用人工修建消力池的方式使高速水流迅速由急流转化为缓流状态，从而避免高速水流对下游河道的冲刷破坏。底流消能由于其结构简单、出池水流平顺等突出优势而受到工程界的普遍认可与采用，它的消能机理是采用急流向缓流过渡引起的水跃造成的强烈旋滚与大量掺气的方式来消能，其典型布置型式如图1所示。

目前消力池的常规设计是，水流进入消力池的进口宽度与水流流出消力池的出口宽度基本一样宽，为了防止高速水流的冲刷破坏，一般消力池的底板需要做的非常厚，防护段也要求做的较长；为尽可能减小消力池长度及其下游衔接段的工程造价，目前工程中常常采用在消力池内部适当位置增设消力墩(齿)等辅助设施，以达到加强水体紊动、增强水流能量耗散的目的；同时，消能墩还对迎面水体产生逆向作用力，从而减小消力池的深度与长度。然而，工程实践证明，当流速较高时，辅助设施的边壁极易产生局部负压，从而发生空蚀破坏；同时，对于有漂浮物(如漂木、漂冰等)及推移质的河道，辅助消能设施常遭到猛烈撞击破坏。

另外，模型试验与工程实践都证明，常规消力池消能率相对较低，一般为60％～70％左右，有时甚至更低。鉴于现有技术的常规水工建筑物布置方式不足，需要改变设计思路，通过改变水工建筑物布置方式，实现既能充分利用现有消力池的自身优势，又能尽可能地克服现有消力池消能率低下的弊端。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种翼型消力池，既能充分利用现有消力池的自身优势，又能尽可能地克服现有消力池消能率低下的弊端，在较大幅度地提高消能效率地同时还不会显著增大工程量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种翼型消力池，包括常规段、位于常规段下游且过流断面变窄的束窄段、位于束窄段上游首部且向流道外侧扩散的翼型结构；所述翼型结构包括束窄部分和扩散部分。

进一步的，翼型结构的束窄部分宽度a₂＝(0.05～0.20)B，其中B为消力池进口宽度；翼型结构的扩散部分宽度a₁＝(1.0～2.0)a₂，扩散部分长度b＝(1.0～3.5)a₁。

进一步的，消力池翼型结构扩散部分长度b＜0.2L，L为消力池长度。

进一步的，翼型结构的束窄部分迎水面与水流向呈锐角θ，θ优选为20°～70°。

进一步的，束窄部分迎水面边墙为导圆结构。

进一步的，消力池两侧对称设置多级束窄段和翼型结构。

本发明提出的一种翼型消力池，它通过在常规消力池中部适当位置两侧增设翼型结构的方式为部分水体提供了额外的消能场所，使该部分水体在扩散部分空间内形成强烈旋滚，进而实现能量的大幅耗散，较大幅度地增加了常规消力池的消能效率。另外，该结构造型简单，不大幅增大工程量，消能效果突出，具有较大的应用价值。

附图说明