堰顶收缩射流技术及其联合消能装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种堰顶收缩射流技术及其联合消能装置。这一技术和装置将传统溢流坝的过堰水流二元薄层流态，改变为纵向扩散式的三元流态，并形成与各种传统消能工的联合消能装置，达到增进消能效果，减少下游冲刷，提高消能工运行的安全度，节约投资费用，从而，解决了水利水电工程建设中的一个关键问题。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及堰顶收缩射流技术及其联合消能装置。在修建高水头、大流量的水利水电工程中，需解决高速水流消能防冲这一关键问题。常用的主要消能防冲方式和方法有底流、戽流或面流、挑流及坝面消能等。它们都籍助于溢流坝使水流通过闸孔从溢流堰顶下泄，经过光滑的溢流坝面进入各种传统的消能工，如消力池、戽式消力池或通过挑流鼻坎进入下游河道。在传统的溢流坝顶各闸孔之间的闸墩其尾部宽度等于或小于闸墩宽度，即通常的平尾或尖尾闸墩。这种闸墩使流过闸孔的洪水以二元薄层水舌形态通过溢流坝面进入各种消能工进行消能，因而使某些类型的消能工消能效果差，且不能适应高水头、大单宽流量的消能要求。本专利技术的根本思想是一改传统溢流坝过堰水流的二元薄层水舌形态而为纵向扩散式的三元收缩射流形态，并形成与各种传统消能工的联合消能装置，达到增进消能效果，减少下游冲刷，提高消能工的运行安全度，节约投资。本专利技术的技术方案是形成“堰顶收缩射流”，即把闸墩(或边墙)尾部的宽度逐渐扩宽，闸孔宽度从闸墩扩宽起点逐渐缩窄，这种类型的闸墩称为宽尾墩；传统的平(尖)尾墩被改为宽尾墩后，使流出闸孔的过堰水流由原来的二元薄层水舌沿溢流坝面纵向扩散而成三元收缩射流，这种技术称为“堰顶收缩射流”。堰顶收缩射流与各种传统消能工，如戽式消力池、折线式坝面等进行联合消能，以完成其高效消能、减冲、安全和节约的目标和任务。以下将结合附图对专利技术作进一步的详细阐述附图说明图1宽尾墩形式和技术参数2宽尾墩构形3宽尾墩后坝面无水区设置泄水孔口构形4堰顶收缩射流和戽式消力池联合消能装置图5堰顶收缩射流和折线式坝面联合消能装置参照图1，本专利技术从闸墩的某一部位开始，使墩体由原来的宽度b向尾部逐渐扩宽至b′，从而使闸孔宽度由原来的BO向闸墩尾部逐渐缩窄至B′O，这种闸墩就称为宽尾墩(1)。闸墩尾部扩宽后，闸孔(2)从扩宽起点逐渐向出口缩小，从而使水流在闸孔出口形成堰顶收缩射流，其主要技术参数如下闸孔收缩比ε，即原闸孔宽度BO与收缩后闸孔宽度B′O之比在以下范围内ε＝B′O/BO＝0.20～0.70参照图2，(a)基本型宽尾墩(1)，其型式是将扩宽闸墩尾部的混凝土体布置为直线或曲线楔状体；(b)YI型宽尾墩(1)，其型式是将扩宽闸墩尾部用的混凝土楔状体的顶部切成斜面，但收缩起点处的墩体保留一定高度h；(c)YII型宽尾墩(1)，其扩宽闸墩尾部用的混凝土楔状体顶部切成斜面，但收缩起点的墩体高度h＝0。参照图3，平尾墩扩宽成宽尾墩(1)后，由于堰顶收缩射流在墩体后的溢流坝面形成大片无水区(2)，因而可在溢流坝坝体内沿闸墩轴线方向布置泄水孔，泄水孔的出口(3)布置在无水区内。参照图4，堰顶收缩射流和戽式消力池的联合消能装置。它利用扩宽闸墩的方法将传统溢流坝的平尾或尖尾状闸墩改为宽尾墩(1)，从而把原来呈二元流态的薄片状水舌变为三元流态的堰顶收缩射流，并将它和传统的戽式消力池(2)联合运用，即构成所谓堰顶收缩射流和戽式消力池联合消能装置。此装置的尾坎(3)可布置成消力戽型(参照图4(a))或消力坎型(参阅图4(b))。本联合消能装置的特点在于堰顶收缩射流进入戽式消力池水垫后，把原来的戽流改变为三元水跃。实践证明，这种联合消能装置可大大提高戽式消力池的消能率，降低戽池内和出池流速，减少池尾坎后淤积，削弱下游波浪。参照图5，堰顶收缩射流和折线式坝面联合消能装置。它利用宽尾墩(1)使堰顶溢流水舌沿坝面竖向扩展为呈三元流态的收缩射流，若坝面是非光滑的折线式溢流坝面(2)，则构成堰顶收缩射流和折线型坝面的联合消能装置。此装置兼有宽尾墩消能和折线溢流坝面消能的作用，从而具有1.增进消能，即除了原折线式溢流坝面的水力摩阻消能作用外，还有相邻各闸孔的每一台阶和水舌沿横向(坝轴向)相互交汇而自身消能的作用；2.宽尾墩后的溢流坝面形成大片无水区(3)，可向折线式溢流坝面和溢流水舌之间通气，免除折线式溢流坝面的空蚀破坏。权利要求(1).一种水利水电工程中增进传统消能工消能效果的方法和装置，其特征在于1，在溢流坝上形成堰顶收缩射流的方法--宽尾墩，即从闸墩的某一部位开始，墩体由宽度b向尾部逐渐扩宽至b′，闸孔宽度BO向尾部逐渐变窄至B′O，闸孔收缩比在0.2--0.7之间；2.通过把多个闸墩扩宽和闸孔缩窄而成为宽尾墩型溢流坝，这种坝在闸孔缩窄终止处于堰顶形成三元流态的沿坝面竖向扩展的纵向收缩射流，即堰顶收缩射流。(2).按权利要求(1)所述的方法和装置，其特征是利用堰顶收缩射流在宽尾墩后部的溢流坝面形成大片无水区，因而可于溢流坝体内沿闸墩的轴线布置泄水孔，这一泄水孔的出口位于无水区内。(3).按权利要求(1)所述的方法和装置，其特征是1.它可与传统的戽式消力池构成联合消能装置，2.它可与折线式坝面构成联合消能装置。全文摘要本专利技术提供了一种堰顶收缩射流技术及其联合消能装置。这一技术和装置将传统溢流坝的过堰水流二元薄层流态，改变为纵向扩散式的三元流态，并形成与各种传统消能工的联合消能装置，达到增进消能效果，减少下游冲刷，提高消能工运行的安全度，节约投资费用，从而，解决了水利水电工程建设中的一个关键问题。文档编号E02B8/00GK1136621SQ9610073公开日1996年11月27日 申请日期1996年1月30日 优先权日1996年1月30日专利技术者林秉南, 龚振瀛, 谢省宗, 刘树坤, 李世琴, 王念慎, 林可冀, 于忠政, 吴胜光, 周才力, 罗秉珠 申请人:中国水利水电科学研究院水力学研究所, 北京勘测设计研究院, 广西岩滩水电站工程建设公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水利水电工程中增进传统消能工消能效果的方法和装置，其特征在于：１．在溢流坝上形成堰顶收缩射流的方法－－宽尾墩，即从闸墩的某一部位开始，墩体由宽度ｂ向尾部逐渐扩宽至ｂ′，闸孔宽度Ｂ↓［Ｏ］向尾部逐渐变窄至Ｂ′↓［Ｏ］，闸孔收缩比在０．２－－０．７之间；２．通过把多个闸墩扩宽和闸孔缩窄而成为宽尾墩型溢流坝，这种坝在闸孔缩窄终止处于堰顶形成三元流态的沿坝面竖向扩展的纵向收缩射流，即堰顶收缩射流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林秉南，龚振瀛，谢省宗，刘树坤，李世琴，王念慎，林可冀，于忠政，吴胜光，周才力，罗秉珠，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院水力学研究所，国家电力公司北京勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]