一種用於轉彎河道的橫向階梯整流式消力池的製作方法

2023-07-15 05:03:41

本實用新型屬於水利水電工程中的洩洪消能設施領域，特別是涉及一種彎道水閘消力池。

背景技術：

一般的攔河閘宜選在河道順直、河勢相對穩定的河段,且閘的軸線宜與河道中心線正交,其上、下遊河道直線長度不宜小於5倍水閘進口處水面寬度。然而在工程地理位置，地質、水文及社會經濟等多因素綜合影響下，大多會迫使設計人員不得不把水閘布置在河道拐彎處。

由於彎道水流是一種複雜的三元流，其運動表現出水面橫向比降、水面縱向比降、彎道環流及流速重分布等特性。在彎道內布置攔河閘，會出現不利水利條件，進閘流速平面分布不均，致使靠近凸岸的水閘邊孔洩流能力降低，出閘流速偏小。如此長期運行會導致下遊凸岸河道出現淤積，凹岸河道出現衝刷坑，影響凸岸表孔出流，同時也會危機消力池甚至水閘安全。因此，如何保證出閘後水流平順，流量分布均勻以及不出現偏流等不利情況的出現，在彎道水閘設計過程中變得至關重要。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服上述背景技術中的不足，提供一種橫向階梯整流式消力池，該消力池應能用於彎道水閘洩水消能，保證水流出坎後水流平順，避免出現偏流和危險性衝刷以及淤積問題。

本實用新型的技術方案是：

一種用於轉彎河道的橫向階梯整流式消力池，其特徵在於：該消力池的底部包括沿著水流方向依次布置的導流坡、消力段、尾坎與海漫，並且消力池兩側配置著邊牆且兩側邊牆的之間的距離沿著水流方向逐漸增大；所述導流坡為沿著水流方向從高往低延伸的斜面；尾坎平行於消力池的橫斷面布置並且尾坎的兩端分別連接兩側邊牆，尾坎頂部設有與凹岸側邊牆連接的整流坎；所述海漫與尾坎的頂面平齊。

所述導流坡的坡比小於等於1：4。

邊牆的擴散角為7-12°。

所述整流坎的長度小於等於同部位尾坎長度的1/2，整流坎的高度小於等於尾坎高度的2/3，整流坎的寬度為1-2m。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型不僅可以提高消能效率，還能發揮整流作用，使得水流更加均勻，有效避免出現偏流和危險性衝刷以及淤積等不利流態，同時本實用新型的結構較為簡單，體型優化容易，施工檢修方便。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體結構示意圖。

圖2是本實用新型的主視結構示意圖(平行於水流方向的剖視圖)。

圖3是本實用新型的俯視結構示意圖。

圖4是實施例一的俯視結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，一種用於轉彎河道的橫向階梯整流式消力池，該消力池的底部包括沿著水流方向依次布置的導流坡1、消力段5、尾坎2與海漫3，消力池兩側配置著邊牆且兩側邊牆6的之間的距離沿著水流方向逐漸增大，單側邊牆的擴散角(邊牆與水流方向的夾角，或者是邊牆與兩側邊牆的對稱中心線的夾角)θ為7-12°。作為優選的是，擴散角為9°。圖3中從左往右方向為水流方向(消力池長度方向)，圖3中的豎直方向為消力池寬度方向。

所述導流坡為沿著水流方向從高往低延伸的斜面，導流坡的頂部連接排洪閘的閘底板並且導流坡的底部連接水平布置的消力段，導流坡的坡比(導流坡的高度與長度之比)不大於1：4。

所述尾坎呈橫向延伸的臺階，尾坎平行於消力池的橫斷面布置並且尾坎的兩端分別連接消力池的兩側邊牆，尾坎的攔截面為豎直布置的平面。所述尾坎頂部設有與凹岸側邊牆6-1連接的整流坎5，整流坎的長度不大於(即小於等於，以下同)整流坎部位的尾坎長度(與該部位的水流截面寬度相同)的1/2，整流坎的高度不大於尾坎高度的2/3，整流坎的寬度為1-2m。作為優選的是，整流坎的長度l為同整流坎部位的尾坎長度L的一半，整流坎的寬度d為1m，整流坎的高度h為尾坎高度H的2/3。所述整流坎布置在河道的凹岸側，可以降低施工難度和施工成本低。所述海漫與尾坎的頂面平齊。

本實用新型中：整流坎的尺寸可根據實際流態調整需要綜合考慮設計，兩側邊牆也可根據實際流態調整需要決定(可以是平面也可以是曲面的)，兩側邊牆對稱分布且向外水平擴散，尾坎為橫向臺階，消力池內的水流為三元流，水流橫向擴散，不僅存在縱向漩滾還存在橫向漩滾，在消力池內充分摻混、紊動，可增加出池阻力，提高池內水躍第二共扼水深，同時由於彎道的影響閘口出流不均勻，一般是凸岸小，凹岸大。在階梯尾坎的作用下，出口流速大的一側水流效能更加充分，使得水流出池後橫向分布更加均勻，實現整流消能的目的。

下面通過實施例對本實用新型進行進一步的描述，本實施例只用於對本實用新型進行更清晰、完整的說明，但不能理解為對本實用新型保護範圍的限制，本領域的技術人員根據上述內容作出一些非本質的改進和調整的其他事實例，都屬於本實用新型保護的範圍。

實例一

本實施例中，如圖4所示，將橫向階梯整流式消力池A用於平原感潮河轉彎河段排洪閘。該排洪閘設5孔，每孔淨寬5m，總過流淨寬25m，閘墩7厚1m，墩頂高程5.13m，刺牆8頂高程3.13m，水閘設計過流流量240m3/s，最大過閘流量275m3/s，閘底板9為鋼筋砼結構，設計地板高程-0.34m，順水流長度10m，上下遊設齒牆，閘室上遊漿砌塊石護底，長10m，下遊設砼消力池；該消力池的池長15m，池深1.5m(即尾坎高度為1.5m)，下遊翼牆單側擴散角為9°，導流坡的坡比為1:4。，尾坎凹岸設置了長12.5m、高1m、寬1m的整流坎，池底設計高程-2.34m，海漫高程為-0.84m。

經水工模型試驗驗證，本實用新型消能效果良好，水流出坎後流速平面分布均勻，消力池內為淹沒水躍，流態較為平穩，摻氣強烈，消力池內基本沒有泥沙淤積，出池水流平穩，波動較小，對下遊河床和岸坡的衝刷輕微，不需要特別防護。