一种泄洪洞出口消能结构

1.本实用新型涉及水利水电工程领域，具体涉及一种泄洪洞出口消能结构。


背景技术：

2.在水利水电工程中，泄水出口下泄的高速水流消能一直是水利工程中的难题，主要有底流消能、挑流消能和面流消能。在坝址下游通过水流的内部摩擦，掺气和撞击消耗能量。底流消能能使下泄急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40%～70%，是一种有效而经济的消能设施。挑流消能通过鼻坎可以有效的控制射流落入下游河床的位置、范围和流浪分布，对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，工程造价低。但下游冲刷较严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都较大。
3.近年来各大消能专利太多，技术人员从各个方面去进行消能，可达到的效果并不显著。实际上，金沙江流域的水电站大多数为拱坝，大坝修建在v型河谷，河道偏窄，由于地形的受限，在此狭窄的河谷进行消能，需要同时使用各种消能方式相结合，大多数专利通过各种形状的消力池组合消能，但存在着工程量大，施工复杂的问题，继而工程造价高。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术的不足之处，提供了一种泄洪洞出口消能结构，本实用新型直接在泄洪洞出口处设置一个横切泄洪洞的分洪墩，进行一次挑射碰撞消能，大大减少了高速下泄水流中的能量。本实用新型通过在泄洪洞出口设置分洪墩，将下泄高速水流一分为二，位于分洪墩上面的泄洪洞出口自由出流，位于分洪墩下面的泄洪洞出口下方修建挑流底坎，将水流挑入空中，使两股水流在空中进行碰撞消能，以解决消力效果不明显，工程施工量大、下游河道护坡被冲刷、工程费用多的问题。
5.本实用新型的技术方案如下：在泄洪洞的出口处设置一个横切泄洪洞的分洪墩，分洪墩呈“鱼”形，分洪墩的上下面对称且均为弧形，分洪墩位于泄洪洞出口的中间位置，并将泄洪洞出口分为上下两部分，即上出口和下出口，下出口的下方设置有挑流底坎，其中上出口中的水流自由出流，而下出口的水流经挑流底坎进行挑射，通过泄洪洞上出口和下出口的下泄的两股高速水流在空中发生碰撞，使水流相互对冲，在流入水垫塘前已经进行了一次消能，而后空中碰撞水流再流入水垫塘中，进行第二次消能，把消能效果发挥到最大，减轻下泄的水流对下游护坡河床的冲刷破坏。
6.分洪墩位于泄洪出口上下的中心位置，垂直于泄洪洞出口处左右两侧墙，将泄洪洞出口上下一分为二，位于分洪墩上的泄洪洞和位于分洪墩下的泄洪洞高度相同。位于分洪墩下方的的泄洪洞下出口的弧度与分洪墩下表面的弧度相同，以便下泄的高速水流能够尽可能的被挑流底坎挑射。
7.挑流底坎的挑角为10~30
°
，根据不同的挑角控制下泄的水流挑射的距离和高度，最后控制两股水流在空中碰撞的角度。
8.本实用新型的有益效果是：
9.（1）本实用新型结构简单、施工方便、消能效率高，下泄高速水流在空中相互对冲碰撞，使水流在强烈紊动、剪切和掺混，达到消能的目的。
10.（2）本实用新型可以减少其他消能方式的介入，具有缩短消力池长度、降低水垫塘深度、保护下游河道护坡免被冲刷、减少工程量、减少工程费用的作用，具有很好的实用性。
附图说明
11.图1为本实用新型的泄洪洞侧面图；
12.图2为本实用新型的泄洪洞的正面图；
13.图3为本实用新型的分洪墩的立体图；
14.图4为本实用新型消能的结构示意图；
15.图中各标号：1-上出口分洪墩、2-分洪墩、3-下出口、4-挑流底坎。
具体实施方式
16.下面结合附图1~4和实例，对本实用新型作进一步说明。
17.如图1~3所示，在泄洪洞的出口处设置一个横切泄洪洞的分洪墩2，分洪墩2呈“鱼”形，分洪墩2的上下面对称且均为弧形，分洪墩2位于泄洪洞出口的中间位置，并将泄洪洞出口分为上下两部分，即上出口1和下出口3，下出口3的下方设置有挑流底坎4，其中上出口1中的水流自由出流，而下出口3的水流经挑流底坎4进行挑射，通过泄洪洞上出口1和下出口3的下泄的两股高速水流在空中发生碰撞，使水流相互对冲，进行消能，如图4所示。
18.本实施例的分洪墩位于横切泄洪洞出口上下中心位置，垂直于泄洪洞出口处左右两侧墙，将泄洪洞出口上下一分为二，位于分洪墩2上的泄洪洞和位于分洪墩2下的泄洪洞3高度相同。分洪墩2为弧形，上下弧面弧度相同，分洪墩形状为“鱼”形，上下对称，关于分洪墩关于中线对称，分洪墩2的高度小于等于泄洪洞出口高度的1/3；分洪墩2为钢筋混凝土结构，具体的钢筋配率和混凝土强度根据实际情况以及《水工混凝土结构设计规范》来规定；分洪墩2将泄洪洞出口上下一分为二，从原有的一个泄洪洞出口变为两个，上下泄洪洞出口高度相同。位于分洪墩2之上的泄洪洞的上出口1，因为便于分洪的“鱼”消力墩上游窄，下游变宽，侧面图形似曲面梯形，泄洪洞上出口1处的高速水流自由出流。位于分洪墩2之下的泄洪洞下出口3，弧度与分洪墩2下表面弧度相同，以便下泄的高速水流能够尽可能的被挑流底坎挑射。位于泄洪洞下出口3的下方，设置挑流底坎4，可将下泄的水流挑射至空中，与泄洪洞上出口1自由出流的下泄水流，在空中发在碰撞消能；挑流底坎挑角10~30
°
，根据不同的挑角控制下泄的水流挑射的距离和高度，最后控制两股水流在空中碰撞的角度。两个泄洪洞出口处的下泄的两股高速水流在空中发生碰撞，使水流相互碰撞对冲，在流入水垫塘时已经进行了一次碰撞消能。
19.本实施例工作过程如下：分洪墩2将泄洪洞中的下泄高速水流一分为二，使水流分别从泄洪洞上下两个出口出流，泄洪洞上出口1水流的自由出流，下出口3水流经挑流底坎4的挑流，让两股被分开的高速水流又在空中互相对冲，对冲的水流掺气、强烈紊乱、剪切，最后从空中流入水垫塘，达到消能的目的，减少了其他消能工的介入，减少了下游河床护坡的冲刷破坏，减少工程量，减少工程费用。
20.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不
限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的精神和原理的前提下作出修改、替代和变形。


技术特征：
1.一种泄洪洞出口消能结构，其特征在于，在泄洪洞的出口处设置一个横切泄洪洞的分洪墩（2），分洪墩（2）位于泄洪洞出口的中间位置，并将泄洪洞出口分为上下两部分，即上出口（1）和下出口（3），下出口（3）的下方设置有挑流底坎（4），其中上出口（1）中的水流自由出流，而下出口（3）的水流经挑流底坎（4）进行挑射，通过泄洪洞上出口（1）和下出口（3）的下泄的两股高速水流在空中发生碰撞，使水流相互对冲，进行消能。2.根据权利要求1所述的泄洪洞出口消能结构，其特征在于：分洪墩（2）呈“鱼”形，分洪墩（2）的上下面对称且均为弧形，分洪墩（2）位于泄洪出口上下的中心位置，垂直于泄洪洞出口处左右两侧墙，将泄洪洞出口上下一分为二，位于分洪墩（2）上的泄洪洞和位于分洪墩（2）下的泄洪洞高度相同。3.根据权利要求1所述的泄洪洞出口消能结构，其特征在于：位于分洪墩（2）下方的泄洪洞下出口（3）的弧度与分洪墩（2）下表面的弧度相同。4.根据权利要求1所述的泄洪洞出口消能结构，其特征在于：挑流底坎（4）的挑角为10~30
°
。

技术总结
本实用新型公开了一种泄洪洞出口消能结构，在泄洪洞的出口处设置一个横切泄洪洞的分洪墩，分洪墩位于泄洪洞出口的中间位置，并将泄洪洞出口分为上下两部分，即上出口和下出口，下出口的下方设置有挑流底坎，其中上出口中的水流自由出流，而下出口的水流经挑流底坎进行挑射，通过泄洪洞上出口和下出口的下泄的两股高速水流在空中发生碰撞，使水流相互对冲，在流入水垫塘前已经进行了一次消能，而后空中碰撞水流再流入水垫塘中，进行第二次消能，把消能效果发挥到最大，减轻下泄的水流对下游护坡河床的冲刷破坏；本实用新型结构简单，能达到消能的目的，具有很好的实用性。具有很好的实用性。具有很好的实用性。


技术研发人员：刘波 闫毅志 王文雄 潘哲 王文勇 史明航 赵远杰 张豪
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2022/12/23