本发明专利技术涉及一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，包括闸后消力池，在闸后消力池前段的斜坡段距坡底水平距离n米处的位置均匀间隔设置有多个三角墩；三角墩与水流方向平行的立面为三角形，三角墩与水流方向垂直的截面为矩形，三角墩顶部设置有一朝向闸后消力池中部侧上挑的挑角，挑角的角度α为1°≤α≤5°；三角墩的顶高程略低于尾坎顶高程，三角墩的顶高程与尾坎顶高程的高程差不超过0.3H<subgt;三角墩</subgt;。在各种水力条件下，特别是下游低水位条件下的消能防冲效果显著，可较好适应下游水深波动较大的大潮差情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低水头的拦河闸闸后的底流消能的消能工，尤其涉及一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构。
技术介绍
1、传统的低水头的拦河闸闸后消能工一般都是采用底流消能消力池。单一的消力池仅靠池内水垫消能，消能效果并不充分，需要较长的池长和较大的池深，工程投资较大。因此通常采用消力池+辅助消能工的方式来减少消力池的长度和深度。
2、参见“水闸底流消能常见辅助消能工型式综述”(郭志宁，吉林水利，第01期，第51-56页，2024年1月)的期刊文章中公开了常见的水闸底流辅助消能工有消力墩、宽尾墩、尾坎和悬栅等。消力墩常见型式有矩形墩、梯形墩、趾墩和t形墩等；按布置位置可分为前墩、中墩和后墩。
3、其中，布置在消力池中间的消力墩一般包括消力墩和消力梁。设置在消力池中消力墩、消力梁等由于急流反力大，辅助消能作用高，可促使强迫水跃形成，缩短消力池长度的作用很明显。但在工程实践中，消力墩、消力梁等易受高速水流空蚀破坏以及所挟带砂石的冲击和磨损破坏。工程实践使用具有弊端和局限性。
4、其中，趾墩布置在消力池前段的末端或趾部。趾墩的主要作用为可使进入消力池的高速急流向水深方向扩散，分散成多股，从而减小入池弗劳德数与水跃的第二共轭水深，来减少池深和池长。但通常因为趾墩单一的体型和布置的位置，对消力池消能率的提高并不明显。
5、当消力池内采用单一的辅助消能设施而无法满足消能要求时，为了提高消能率，可将多种辅助消能工组合在一起，利用不同的辅助消能工产生不同的水流特性，进而提高消能效率。
>6、在尾坎联合消能中，usbr-ⅳ型消力池(具体布置形式参见图1)是由趾墩和连续式尾坎共同组成的一种联合消能工，适用于弗劳德数2.5-4.5之间，与传统消力池相比，该消力池未缩短消力池的长度，但可以有效地消减水面波浪。usbr-ⅳ型消力池要求有5％-10％的淹没度，以解决低弗劳德数下水跃对尾水敏感的问题。7、处于感潮河口段的大型拦河闸，因为下泄流量大，下游水位潮差大且潮位变化频繁。当闸门全开泄洪时，由于下游水位较高则消能防冲影响较小，但当先启孔低开度或少数孔高开度泄洪时，感潮河道的大潮差使得闸后水深变化较大。当下游为低水位时，闸后消力池内易形成远驱水跃，尾坎后的水流余能仍很大，极易冲刷破坏消力池后的海漫等防冲设施，进而危及拦河闸安全泄洪。usbr-ⅳ型消力池对于下游水深波动较大的大潮差情况适应性较差。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，在各种水力条件下，特别是下游低水位条件下的消能防冲效果显著，可较好适应下游水深波动较大的大潮差情况。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，包括闸后消力池，在闸后消力池前段的斜坡段距坡底水平距离n米处的位置均匀间隔设置有多个三角墩；三角墩与水流方向平行的立面为三角形，三角墩与水流方向垂直的截面为矩形，三角墩顶部设置有一朝向闸后消力池中部侧上挑的挑角，挑角的角度α为1°≤α≤5°；三角墩的顶高程略低于闸后消力池后段的尾坎的顶高程，三角墩的顶高程与尾坎的顶高程的高程差不超过0.3h三角墩；
4、其中，n＝(h池-h三角墩-h高程差)×k，h池为闸后消力池的设计池深，h三角墩为三角墩的高度，h高程差为三角墩的顶高程与尾坎顶高程的高程差，k为斜坡段的坡度；
5、当消力池设计池深h池≤1m时，h高程差取值0.1h三角墩；
6、当1m＜消力池设计池深h池＜2m时，h高程差取值0.2h三角墩；
7、当消力池设计池深h池≥2m时，h高程差取值0.3h三角墩。
8、作为一种具体实施方式，所述闸后消力池包括由依序设置的斜坡段、水平底板段和尾坎形成的池体，以及设置在池体两侧的边侧导墙；斜坡段倾斜设置，斜坡段上端衔接拦河闸闸室底板，斜坡段下端衔接水平设置的水平底板段靠拦河闸的一端，水平底板段另一端衔接尾坎。
9、作为一种具体实施方式，所述尾坎靠近拦河闸的侧壁垂直设置。
10、作为一种具体实施方式，所述挑角的角度α为5°。
11、作为一种具体实施方式，所述斜坡段的坡度k为3≤k≤4。
12、作为一种具体实施方式，所述斜坡段的坡度k为3。
13、作为一种具体实施方式，所述三角墩的宽度b等于收缩断面水深h；三角墩的高度h三角墩为b≤h三角墩≤1.1b，b为三角墩的宽度；三角墩与三角墩之间距离s为b≤s≤1.3b，b为三角墩的宽度。
14、作为一种具体实施方式，所述三角墩的高度h三角墩为1.07b，b为三角墩的宽度。
15、作为一种具体实施方式，所述三角墩与三角墩之间距离s为1.25b，b为三角墩的宽度。
16、本专利技术具有如下有益效果：
17、本专利技术的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构使得过闸水流差动入池，强迫水跃提前发生，控制水跃发生位置，将远驱式水跃变成淹没式水跃。下游水流形态稳定，有利于河床稳定、岸坡稳定与生态环境的保护；充分利用消力池中的水垫深度，提高消能率，对下游水深变化的敏感性较弱，对感潮河段的大潮差具有较强的适应性。
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【技术保护点】
1.一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：包括闸后消力池(10)，在闸后消力池(10)前段的斜坡段(11)距坡底水平距离n米处的位置均匀间隔设置有多个三角墩(20)，三角墩(20)与水流方向平行的立面为三角形，三角墩(20)与水流方向垂直的截面为矩形，三角墩(20)顶部设置有一朝向闸后消力池(10)中部侧上挑的挑角，挑角的角度α为1°≤α≤5°，三角墩(20)的顶高程略低于闸后消力池(10)后段的尾坎(13)的顶高程，三角墩(20)的顶高程与尾坎(13)的顶高程的高程差不超过0.3H三角墩；
2.根据权利要求1所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述闸后消力池(10)包括由依序设置的斜坡段(11)、水平底板段(12)和尾坎(13)形成的池体，以及设置在池体两侧的边侧导墙(14)；斜坡段(11)倾斜设置，斜坡段(11)上端衔接拦河闸闸室底板，斜坡段(11)下端衔接水平设置的水平底板段(12)靠拦河闸的一端，水平底板段(12)另一端衔接尾坎(13)。
3.根据权利要求2所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述尾坎(13)靠近拦河闸的侧壁垂直设置。
4.根据权利要求1所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述挑角的角度α为5°。
5.根据权利要求1所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述斜坡段(11)的坡度k为3≤k≤4。
6.根据权利要求1或6所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述斜坡段(11)的坡度k为3。
7.根据权利要求1所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述三角墩(20)的宽度b等于收缩断面水深h1；三角墩(20)的高度H三角墩为b≤H三角墩≤1.1b，b为三角墩的宽度；三角墩(20)与三角墩(20)之间距离s为b≤s≤1.3b，b为三角墩的宽度。
8.根据权利要求7所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述三角墩(20)的高度H三角墩为1.07b，b为三角墩的宽度。
9.根据权利要求7所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述三角墩(20)与三角墩(20)之间距离s为1.25b，b为三角墩的宽度。
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【技术特征摘要】
1.一种适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：包括闸后消力池(10)，在闸后消力池(10)前段的斜坡段(11)距坡底水平距离n米处的位置均匀间隔设置有多个三角墩(20)，三角墩(20)与水流方向平行的立面为三角形，三角墩(20)与水流方向垂直的截面为矩形，三角墩(20)顶部设置有一朝向闸后消力池(10)中部侧上挑的挑角，挑角的角度α为1°≤α≤5°，三角墩(20)的顶高程略低于闸后消力池(10)后段的尾坎(13)的顶高程，三角墩(20)的顶高程与尾坎(13)的顶高程的高程差不超过0.3h三角墩；
2.根据权利要求1所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述闸后消力池(10)包括由依序设置的斜坡段(11)、水平底板段(12)和尾坎(13)形成的池体，以及设置在池体两侧的边侧导墙(14)；斜坡段(11)倾斜设置，斜坡段(11)上端衔接拦河闸闸室底板，斜坡段(11)下端衔接水平设置的水平底板段(12)靠拦河闸的一端，水平底板段(12)另一端衔接尾坎(13)。
3.根据权利要求2所述的适应感潮河口大潮差的低水头闸后消能防冲结构，其特征在于：所述尾坎(13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯明辉，胡朝阳，何恩玲，俸维晓，林令，高梦露，王新强，蔡义虎，
申请(专利权)人：福建省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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