專利名稱：用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利水電工程中泄水建筑物沿程消能工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工。
背景技術(shù)：
在水利水電工程中，經(jīng)泄水建筑物下泄的水流均帶有較大的能量，為了避免水流的能量對(duì)建筑物和下游河道造成較大的影響，常常在泄水建筑物末端采用消力池形成水躍消能，或者采用挑流的方式將水流挑到下游一定的位置，利用下游水體與挑射水流之間的強(qiáng)剪切作用來(lái)消能。近年來(lái)，針對(duì)水流速度較大(一般情況下水流速度大于15 20m/s)且坡度較陡(一般情況下，坡度陡于I : 5)的明流泄水建筑物，也有采用將泄水建筑物的底板做成階梯形 式，以增大水流的紊動(dòng)，從而沿程來(lái)消耗一部分水流的能量，以減輕下游出口處的消能壓力。但若水流速度太小，水流的慣性也就較小，這時(shí)因重力起主要作用，故水流底部的旋滾也就不強(qiáng)烈，設(shè)置階梯也不能明顯增大水流的紊動(dòng)而達(dá)到消能的目的。另外，在某些情況下，現(xiàn)有的這些消能方式均不能直接采用，比如要在軟基(SP非堅(jiān)硬巖石)地段修建水利水電工程，特別在深厚覆蓋層的地方，如采用挑流消能會(huì)造成下游比較嚴(yán)重的沖刷，而設(shè)置消力池又會(huì)因消力池內(nèi)水流紊動(dòng)劇烈，特別是躍首段，會(huì)出現(xiàn)較大的脈動(dòng)壓力，軟基地段會(huì)在脈動(dòng)壓力的振動(dòng)作用下造成破壞，而使用階梯消能因?qū)λ魉俣群推露扔幸欢ǖ囊?，軟基地段在這種水流速度和坡度情況下，也會(huì)因水流紊動(dòng)較大造成破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有消能工不能直接用于軟基地段的現(xiàn)狀，提供一種可直接用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工。本發(fā)明提供的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，其特征在于在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，每個(gè)消能工的多級(jí)滑移階梯的最后一級(jí)滑移階梯與消力池相連，且每一級(jí)滑移階梯坡度^ I 5，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。當(dāng)正常流道內(nèi)的水流速度增大到12 15m/s時(shí)，就可以設(shè)置本發(fā)明提供的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，以在水流從上游流向下游的流動(dòng)過(guò)程中將其所積聚的能量消耗掉，使泄水建筑物從上游到下游的整個(gè)流段內(nèi)，正常流道內(nèi)的水流保持較低的流速，甚至可以保持緩流狀態(tài)。由于本發(fā)明提供的聯(lián)合消能工中多級(jí)滑移階梯的每一級(jí)滑移階梯坡度都設(shè)計(jì)小于I : 5，因而一方面可以使水流在經(jīng)過(guò)每一級(jí)階梯時(shí)都會(huì)出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象，從而使流線發(fā)生劇烈變化，在每一級(jí)階梯上都消耗一部分能量，加之有時(shí)還會(huì)在階梯上形成水躍(流量相同時(shí)，階梯段越緩越容易形成水躍，坡度一定時(shí)，流量越小越容易形成水躍)，可進(jìn)一步增大每一級(jí)階梯上的能量消耗，另一方面因還可使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平，這就既可保證水流在經(jīng)過(guò)下一級(jí)階梯時(shí)出現(xiàn)沖擊或形成水躍現(xiàn)象，又能保證水流在進(jìn)入消力池時(shí)的流動(dòng)方向也是基本水平的，并且使水躍不臨近消力池底板，而讓其水流的脈動(dòng)與掁動(dòng)發(fā)生在水體中間以上的區(qū)域，從而減小了消能時(shí)水流對(duì)消力池建筑物底部的作用。雖然坡度越緩，每一級(jí)的消能效果越好，但工程造價(jià)會(huì)有所增加，因而最緩坡度需根據(jù)過(guò)流能力的要求和地形地質(zhì)情況確定，根據(jù)本發(fā)明人研究，一般能達(dá)到上述效果的消能工中多級(jí)滑移階梯的每一級(jí)滑移階梯的坡度為I : 5 20。在實(shí)際工程中，可結(jié)合地形地質(zhì)情況、工程造價(jià)、消能效果等因素綜合分析后確定坡度的具體大小。本發(fā)明消能工中設(shè)置的多級(jí)滑移階梯可消耗了一部分水流能量，但由于水流速度較小，每一級(jí)階梯消耗的能量較少，在多級(jí)滑移階梯末端水流的速度還可能仍然較大，這就由其后設(shè)置的消力池來(lái)進(jìn)一步消能。本發(fā)明提供的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工還可以采取以下措施來(lái)進(jìn)一步保證其安全和消能第一，盡可能將其布置在覆蓋層較薄的地方；第二，在 泄水建筑物沿程分段設(shè)置多個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，從而減小每一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工的消能壓力，降低消能時(shí)水流的脈動(dòng)與掁動(dòng)，保證每一段正常流道內(nèi)的水流速度均在控制范圍內(nèi)(小于12 15m/s)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果I、由于本發(fā)明提供的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工是用于軟基地段，因而不僅解決了軟基地段不能直接采用現(xiàn)有的階梯與消力池的消能方式，也為在軟基地段修建的泄水建筑物的消能提供了一種新的消能工形式。2、由于本發(fā)明提供的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工中多級(jí)滑移階梯的坡度較小，加之在正常流道內(nèi)的水流速度增大到12 15m/s時(shí)就進(jìn)行了設(shè)置，因而只會(huì)出現(xiàn)力度不大的沖擊或水躍現(xiàn)象，避免了現(xiàn)有技術(shù)坡陡水急水流紊動(dòng)較大給軟基地段帶來(lái)的破壞。3、由于本發(fā)明不僅在多級(jí)滑移階梯后還設(shè)置有消力池聯(lián)合消能，且還要求每一級(jí)滑移階梯末端的水流流動(dòng)方向基本趨于水平，因而既可減輕多級(jí)滑移階梯的消能壓力，又不會(huì)造成消力池內(nèi)水流紊動(dòng)劇烈，特別是躍首段，避免了軟基地段在脈動(dòng)壓力的振動(dòng)作用下造成破壞。4、由于本發(fā)明可在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置多個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合的消能工，因而可將總的能量相對(duì)分散地在泄水建筑物沿程內(nèi)來(lái)消耗，避免將所有能量集中消耗，因此可以大大降低消能難度，減輕建筑物因結(jié)構(gòu)受力帶來(lái)的破壞。5、由于本發(fā)明能將泄水建筑物沿程內(nèi)某一小段積聚的不大的能量集中到地質(zhì)條件較好的地方設(shè)置的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工來(lái)進(jìn)行消耗，因而使其它正常流道所處部位，水流對(duì)過(guò)流建筑物壁面的影響很小，基本上只存在豎向的壓力，并且壓力的脈動(dòng)值也非常微小，這不僅保證了泄洪建筑物的安全運(yùn)行，又可大大減少對(duì)軟弱基礎(chǔ)的開(kāi)挖，節(jié)省工程投資。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置的一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置的二個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出實(shí)施例并對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I 如圖I所示，本實(shí)施例給出的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工為在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程正常流道內(nèi)中設(shè)置的一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，該消能工的多級(jí)滑移階梯I的最后一級(jí)滑移階梯與消力池2相連，且每一級(jí)滑移階梯坡度為I : 5，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。實(shí)施例2如圖I所示，本實(shí)施例給出的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工為在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程正常流道內(nèi)中設(shè)置的一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，該消能工的多級(jí)滑移階梯I的最后一級(jí)滑移階梯與消力池2相連，與實(shí)施例I不同的是本實(shí)施例的每一級(jí)滑移階梯坡度為I : 20，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。實(shí)施例3如圖2所示，本實(shí)施例給出的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工為在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程正常流道內(nèi)中設(shè)置的二個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工。每個(gè)消能工的多級(jí)滑移階梯I的最后一級(jí)滑移階梯與消力池2相連，且每一級(jí)滑移階梯坡度為I : 10，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。
權(quán)利要求
1.用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，其特征在于在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，每個(gè)消能工的多級(jí)滑移階梯的最后一級(jí)滑移階梯與消力池相連，且每一級(jí)滑移階梯坡度< I : 5，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。
2.如權(quán)利要求I所述的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，其特征在于每個(gè)消能工多級(jí)滑移階梯的每一級(jí)滑移階梯的坡度為I : 5 20。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的用于軟基地段的多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，其特征在于在軟基地段上修建的泄水建筑物沿程內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)多級(jí)滑移階梯與消力池聯(lián)合消能工，每個(gè)消能工的多級(jí)滑移階梯的最后一級(jí)滑移階梯與消力池相連，且每一級(jí)滑移階梯坡度≤1∶5，并使水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平。因本發(fā)明中多級(jí)滑移階梯的坡度較小，水流速度也不大，加之水流在每一級(jí)滑移階梯末端的流動(dòng)方向基本趨于水平，對(duì)與之相連的消力池又不會(huì)造成池內(nèi)水流紊動(dòng)，因而不僅解決了軟基地段不能直接采用現(xiàn)有的階梯與消力池的消能方式，又保證了泄洪建筑物的安全運(yùn)行，還可大大減少對(duì)軟弱基礎(chǔ)的開(kāi)挖，節(jié)省工程投資。
文檔編號(hào)E02B8/06GK102691280SQ20121019281
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者劉善均, 劉小江, 衛(wèi)望汝, 張建民, 張法星, 曲景學(xué), 段鴻鋒, 王韋, 田忠, 許唯臨, 鄧軍 申請(qǐng)人:四川大學(xué)