申请/专利权人：中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司

申请日：2019-02-20

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN109750641B

主分类号：E02B8/06

分类号：E02B8/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.06.07#实质审查的生效;2019.05.14#公开

摘要：本发明公开了一种水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，泄洪洞轴线和溢洪道轴线夹角较小，两者出口部位共用一个消力池消能，消力池平面上呈不对称的喇叭形布置，底部由斜坡过渡段和水平段组成，辅助消能设施包括分流墩、潜没式中隔墙、波形反弧小挑坎和护坦；分流墩位于消力池斜坡过渡段上，起始端位于泄洪洞出口和溢洪道出口的中间部位，为变宽、等顶高程隔离墙；潜没式中隔墙位于分流墩下游，为等宽、高度渐变增高的变顶高程隔离墙，分流墩和潜没式中隔墙将消力池分割成左右两部分；波形反弧小挑坎位于消力池斜坡过渡段上，本发明解决了不同泄洪建筑物出口采用同一个不对称消力池集中消能时高速不对称水流的旋转、消能不充分问题，节省工程投资。

主权项：1.一种水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，包括泄洪洞1、溢洪道2、消力池3和辅助消能设施，泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角较小，两者出口部位共用一个消力池3消能，消力池3及辅助消能设施位于泄洪洞和溢洪道出口下游，其特征在于，消力池3由位于两侧的边墙4围筑而成，平面上呈不对称的喇叭形布置，底部由斜坡过渡段和水平段组成，辅助消能设施包括分流墩5、潜没式中隔墙6、波形反弧小挑坎7和位于消力池3下游的护坦8；分流墩5位于消力池斜坡过渡段上，起始端位于泄洪洞1出口和溢洪道2出口的中间部位，为变宽、等顶高程隔离墙；潜没式中隔墙6位于分流墩5下游，为等宽、高度渐变增高的变顶高程隔离墙，分流墩5和潜没式中隔墙6将消力池3分割成左右两部分；波形反弧小挑坎7位于消力池斜坡过渡段上，前端与泄洪洞1的出口端连接，一侧与分流墩5相连，另一侧与消力池边墙4相连，挑坎顶部呈反弧状，末端平面上呈波浪形，所述泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角为0°～10°，所述波浪由三段等半径的圆弧组成。

全文数据：水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构技术领域本发明涉及水电工程泄水建筑物消能布置型式，尤其是一种岸水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构。背景技术水电工程中的岸边泄水建筑物，泄量分配不同，常常分散布置分区消能，以减少冲刷和雾化影响。受地形地质条件限制，部分工程的岸边泄水建筑物比如泄洪洞和溢洪道会采用集中布置、出口集中消能的布置方式，为减少冲刷和雾化问题，出口部位的消能方式以消力池消能为主；由于不同建筑物的泄量、入水角度等的不同，为保证消能效果，不同建筑物常采用不同的消力池；当共用消力池时，常需要对泄水建筑物的运行方式进行限制。但当泄水建筑物共用一个消力池而运用方式受运行条件限制无法控制时，进入消力池内的急速水流会因此形成旋转、偏离等不利流态，使得池内的水流消能不充分。而没有充分消能的水流出池后仍有较大的能量，需要进行二次消能，由此带来工程投资的增加，建筑物布置难度增大。为节约工程投资，增加工程运用的灵活性和安全性，需研究岸边不同泄水建筑物集中布置集中消能的问题，尤其是泄水建筑物轴线存在夹角，泄量分配差别较大，泄水建筑物共用一个消力池集中消能时，急流进入消力池内水流的偏转、消能不充分等问题。发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，解决不同泄量、不同入池角度急流的偏转和消能不充分等问题。本发明所采用的技术方案是：一种水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，包括泄洪洞、溢洪道、消力池和辅助消能设施，泄洪洞轴线和溢洪道轴线夹角较小，两者出口部位共用一个消力池消能，消力池及辅助消能设施位于泄洪洞和溢洪道出口下游，消力池由位于两侧的边墙围筑而成，平面上呈不对称的喇叭形布置，底部由斜坡过渡段和水平段组成，辅助消能设施包括分流墩、潜没式中隔墙、波形反弧小挑坎和位于消力池下游的护坦；分流墩位于消力池斜坡过渡段上，起始端位于泄洪洞出口和溢洪道出口的中间部位，为变宽、等顶高程隔离墙；潜没式中隔墙位于分流墩下游，为等宽、高度渐变增高的变顶高程隔离墙，分流墩和潜没式中隔墙将消力池分割成左右两部分；波形反弧小挑坎位于消力池斜坡过渡段上，前端与泄洪洞的出口端连接，一侧与分流墩相连，另一侧与消力池边墙相连，挑坎顶部呈反弧状，末端平面上呈波浪形。所述护坦根据地形地质条件布置成等高程等宽度或斜坡变宽度结构。所述泄洪洞轴线和溢洪道轴线夹角为0°～10°。所述波浪由三段等半径的圆弧组成。本发明的有益效果是：1解决了建筑物单独运用和联合运用时，急流进入消力池水流的偏转和消能不充分等问题，避免了出池水流的二次消能，节约工程投资。2在工程投入运行后，泄水建筑物可单独运用，也可联合运用，运行方式不再有诸多限制，因而增加了工程运用的灵活性和可靠性。附图说明图1为本发明水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构的平面布置示意图。图2为图1泄洪洞段的纵剖视图。图3为图1溢洪道段的纵剖视图。图4为波形反弧小挑坎平面布置放大图。图5为潜没式中隔墙纵剖面图。图中：1—泄洪洞；2—溢洪道；3—消力池；4—边墙；5—分流墩；6—潜没式中隔墙；7—波形反弧小挑坎；8—护坦。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：如图1-5所示，本发明的水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，包括泄洪洞1、溢洪道2、消力池3和辅助消能设施，泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角较小，两者出口部位共用一个消力池3消能，消力池3及辅助消能设施位于泄洪洞和溢洪道出口下游，消力池3由位于两侧的边墙4围筑而成，平面上呈不对称的喇叭形布置，底部由斜坡过渡段和水平段组成，辅助消能设施包括分流墩5、潜没式中隔墙6、波形反弧小挑坎7和位于消力池3下游的护坦8；分流墩5位于消力池斜坡过渡段上，起始端位于泄洪洞1出口和溢洪道2出口的中间部位，为变宽、等顶高程隔离墙；潜没式中隔墙6位于分流墩5下游，为等宽、高度渐变增高的变顶高程隔离墙，分流墩5和潜没式中隔墙6将消力池3分割成左右两部分；波形反弧小挑坎7位于消力池斜坡过渡段上，前端与泄洪洞1的出口端连接，一侧与分流墩5相连，另一侧与消力池边墙4相连，挑坎顶部呈反弧状，末端平面上呈波浪形。所述护坦8根据地形地质条件布置成等高程等宽度或斜坡变宽度结构。所述泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角为0°～10°。所述波浪由三段等半径的圆弧组成。下面结合实施例进行详细说明：某大1型抽水蓄能电站，下库的泄洪洞和溢洪道集中布置在山体一侧，两者轴线夹角为3°，出口下游共用一个消力池进行消能。泄洪洞进口底板顶高程180m，泄槽纵坡5.9％，出口部位底板顶高程165m，最大泄量766.98m3s，单宽流量近153.4m3s·m。溢洪道堰顶高程223m，泄槽纵坡31.0％，出口部位底板顶高程165m，最大泄量224.41m3s，单宽流量近44.9m3s·m。泄洪洞和溢洪道水流入池方式均为急流，且流速较大，进入消力池后无法实现快速扩散，加之池深不大，平面上水流会出现旋转问题，消能不充分，将会对下游河道产生严重冲刷。为解决此问题该工程采用了本发明的出口消能布置型式。如图1-5所示，泄水建筑物出口消能布置型式，包括泄洪洞1、溢洪道2、出口消力池3及辅助消能设施，泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角较小为3°，两者出口部位共用一个消力池3进行消能。消力池3由边墙4围筑而成，平面上呈不对称的喇叭形布置；底部由斜坡过渡段和水平段组成，斜坡过渡段投影长度40m，坡度为20％；水平段长度55m，底板顶高程157.0m。右侧边墙3为直线布置，全长扩散，扩散角为9°；左侧边墙3为折线布置，前段扩散，至消力池斜坡过渡段终点结束，扩散角为4°，之后为与潜没式中隔墙6平行的直线。为解决急流进入不对称消力池后水流的扩散旋转等问题，在泄洪洞1入池口设波形反弧小挑坎7，将入池水流沿横断面拉开；波形反弧小挑坎7，左侧与分流墩5相连，右侧与消力池右边墙4相连，末端平面上呈波浪形；“波浪”由三个等半径的圆弧组成，圆弧半径均为2m，中间圆弧的圆心角为151°，两侧圆弧的圆心角均为68°；波形挑坎顶部呈反弧状，反弧半径为35m，坎末端顶高程为165.89m。同时在平面布置上将消力池3的斜坡过渡段缩窄，使入池水流的入汇角度减小；为使泄洪洞1和溢洪道2的入池水流尽量对称，将消力池3右侧边墙从泄洪洞1出口末端起以9°扩散角向右扩散至消力池3末端，将分流墩5的右侧边线也从泄洪洞1出口末端起以9°扩散角向左对称扩散，将溢洪道2出水口右侧边界即分流墩5左侧边线向下游延伸至同一位置，形成消力池3斜坡过渡段的分流墩5。分流墩5长31.3m，顶高程173.0m，临水面均为直立，末端横向宽度为2.5m。为了充分利用消力池3的水体消能，在分流墩5末端设两侧临水面直立的潜没式中隔墙6，隔墙宽度2.5m，前8.7m长范围内墙高度由0渐变为4.5m，之后由4.5m渐变为12.0m。分流墩5和潜没式中隔墙6将消力池3分割成左右贯通、大小不相等的两部分。消力池后面布置40m长护坦，护坦顶高程164.0m。这种泄洪洞1入池口设波形反弧小挑坎7、缩窄消力池3斜坡过渡段、消力池3中设分流墩5和潜没式中隔墙6的布置型式，使泄洪洞1和溢洪道2单独运行以及联合运行时，消力池3内均能形成独立的水跃，基本解决急流入池的水流偏转问题，提高消能率，节省了潜没式中隔墙6钢筋混凝土工程量，工程运行灵活可靠。以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍会在本发明的专利范围内。

权利要求：1.一种水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，包括泄洪洞1、溢洪道2、消力池3和辅助消能设施，泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角较小，两者出口部位共用一个消力池3消能，消力池3及辅助消能设施位于泄洪洞和溢洪道出口下游，其特征在于，消力池3由位于两侧的边墙4围筑而成，平面上呈不对称的喇叭形布置，底部由斜坡过渡段和水平段组成，辅助消能设施包括分流墩5、潜没式中隔墙6、波形反弧小挑坎7和位于消力池3下游的护坦8；分流墩5位于消力池斜坡过渡段上，起始端位于泄洪洞1出口和溢洪道2出口的中间部位，为变宽、等顶高程隔离墙；潜没式中隔墙6位于分流墩5下游，为等宽、高度渐变增高的变顶高程隔离墙，分流墩5和潜没式中隔墙6将消力池3分割成左右两部分；波形反弧小挑坎7位于消力池斜坡过渡段上，前端与泄洪洞1的出口端连接，一侧与分流墩5相连，另一侧与消力池边墙4相连，挑坎顶部呈反弧状，末端平面上呈波浪形。2.根据权利要求1所述水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，其特征在于，所述护坦8根据地形地质条件布置成等高程等宽度或斜坡变宽度结构。3.根据权利要求1所述水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，其特征在于，所述泄洪洞1轴线和溢洪道2轴线夹角为0°～10°。4.根据权利要求1所述水电工程岸边不同泄水建筑物集中布置时的出口消能布置结构，其特征在于，所述波浪由三段等半径的圆弧组成。

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