專利名稱：涉水工程消能工的制作方法
技術領域：
本發明涉及涉水工程中的消能設施技術領域，尤其涉及一種涉水工程消能工。
背景技術：
在城市排水防澇、水利工程以及相關工程領域中，往往需要進行長距離大落差輸水，在輸水落差較大的情況下由于水流跌落產生大量的勢能與動能轉化，具有較大動能的水流對下游構筑物產生較強的沖擊作用，因此，在相關工程中均采用不同形式的消能工對上游來水進行消能，以減少水流沖擊對下游構筑物的沖擊破壞。現有消能工類型有底流消能工、挑流消能工、面流消能工、戽斗消能工、沿程消能工、自由躍落式消能工、寬尾墩消能工和洞內消能工以及混合型式消能工等。不同的消能工適用水力條件不同，對于下游為非明渠段且落差較大的輸水系統，多采用消力井或者不同形式的消力坎進行輸水消能。對于含泥沙的水流，水中所攜帶的泥沙懸浮物在通過較大落·差的輸水構筑物傳輸過程中，水流跌落產生大量動能對下游構筑物產生較大沖擊。現有消能工往往只考慮水流的消能，而忽略了懸浮物在消能工段的沉積，消力井式消能工在泥沙含量較高的輸運系統中往往需要高頻率的人工或機械清淤，否則則會因懸浮物的沉積而失去消能作用；而消力坎式消能工雖可起到消能作用，但摻混入水流的氣體不能在消能工段溢出，而是進入下游構筑物時才逐漸釋放，氣體溢出水體后在后續設施中形成大量氣團，易形成水擊等不利水力現象，影響構筑物的安全運行。由于傳統消能工各方面缺陷的存在限制了其在下游是非明渠流的工程中的應用。因此，開發一種既可實現良好的消能作用，避免泥沙在該工段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的消能工成為該類工程領域亟待解決的問題。因此，本領域的技術人員致力于開發一種涉水工程消能工以解決上述問題。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種既可實現良好的消能作用，避免泥沙在該工段大量淤積，又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的涉水工程消能工。為實現上述目的，本發明提供了一種涉水工程消能工，包括上游輸水構筑物、跌水構筑物、流量控制構筑物和下游輸水構筑物；所述上游輸水構筑物通過所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物導通連接；所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接段的下游端設置有凸起的流量控制構筑物，所述流量控制構筑物上設置有若干通水孔。較佳的，所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的一端頭；所述流量控制構筑物為一面向所述端頭、設置在所述下游輸水構筑物下游端上的擋水墻，所述擋水墻與所述端頭之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。較佳的，所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的中間段，所述流量控制構筑物為兩相互對立設置在所述下游輸水構筑物底端上的擋水墻，所述擋水墻與所述下游輸水構筑物之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。較佳的，所述擋水墻包括多塊相互平行設置在同一平面上的板條，相鄰所述板條之間設置有通水孔。較佳的，所述板條為水平設置。較佳的，所述板條為垂直設置。較佳的，所述板條數量由所需要的消能自由水面高度及系統入流量確定。本發明的有益效果如下·I、本發明具有良好的消能作用。水流由上游輸水構筑物跌至下游輸水構筑物的過程中，由于水流跌落產生大量的勢能與動能轉化，具有較大動能的水流將對下游構筑物產生較強的沖擊作用。本發明通過設置凸起的帶有通水孔的流量控制構筑物，達到減小下游輸水構筑物有效過水面積的效果，由于上游來水流量較大，同時下游過水面積減小，此時會在流量控制構筑物圍設的區域形成一定量的積水，隨著積水自由水面的升高逐漸形成了一個凸起的消力井，達到對上游來水消能的效果，減少水流沖擊對下游構筑物的沖擊破壞。2、避免泥沙在連接段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出。由于流量控制構筑物存在一定的過水斷面，在該構筑物前形成的自由水面具有一定的水頭，促使通過流量控制構筑物的水流流速較大，同時由于上游來水對底端的沖擊作用，使易沉積的泥沙等懸浮物重新懸浮，并在高速水流的帶動作用下流向下游，從而避免了懸浮物在該段的沉積，確保了消能部件的消能效果不受影響。通過流量控制構筑物形成的消力井段可以實現水氣的劇烈混摻以達到消能效果，同時在流量控制構筑物的阻水壓縮過水斷面作用下促使水中氣體在該段大量溢出，減少了進入下游設施水流的摻氣量，可避免水擊水錘等不利水力現象的產生幾率。3、流量控制構筑物采用減小過水斷面有效面積的多孔(或多縫隙)擋水墻，結構簡單，施工便捷，且使用效果好。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
圖I是實施例I的結構示意圖。圖2是圖I中A-A截面結構示意圖。圖3是實施例2的結構示意圖。圖4是圖3中B-B截面結構示意圖。
具體實施例方式實施例I :如圖I所示，本發明的一具體實施例一種涉水工程消能工，包括用作上游輸水構筑物的輸水管道I、用作跌水構筑物的豎井2、用作流量控制構筑物的擋水墻3和用作下游輸水構筑物的排水管道4 ;輸水管道I通過豎井2與排水管道4連接；豎井2導通連接于排水管道4的一端頭，面向所述端頭、在排水管道4的下游端設置有擋水墻3。如圖2所示，擋水墻3由多塊相互平行設置在同一平面上的板條組成，板條5水平的架設在排水管道4內，相鄰板條5之間設置有通水孔6，擋水墻3與所述端頭之間形成的空間位置(相當于消力井)對應于豎井2與排水管道4連接口位置下方。示例性的，本實施例是這樣應用的如圖I所示，水流由用作上游輸水構筑物的輸水管道I跌至用作下游輸水構筑物的排水管道4的過程中，由于水流跌落產生大量的勢能與動能轉化，具有較大動能的水流將對排水管道4產生較強的沖擊作用。本實施例通過在水流沖擊處設置凸起的帶有通水孔的擋水墻，使得排水管道的有效過水面積減小，由于上游來水流量較大，同時下游過水面積減小，此時會在擋水墻圍設的區域形成一定量的積水，隨著積水自由水面的升高逐漸形成了一個凸起的消力井，達到對上游來水消能的效果，減少水流沖擊對排水管道的沖擊破壞。另一方面，由于帶有通水孔的擋水墻存在一定的過水斷面，在擋水墻前形成的自·由水面具有一定的水頭，促使通過擋水墻的水流流速較大，同時由于上游來水對底端的沖擊作用，使易沉積的泥沙等懸浮物重新懸浮，并在高速水流的帶動作用下流向下游，從而避免了懸浮物在該段的沉積，確保了消能部件的消能效果不受影響。通過擋水墻形成的消力井段可以實現水氣的劇烈混摻以達到消能效果，同時在擋水墻的阻水壓縮過水斷面作用下促使水中氣體在該段大量溢出，減少了進入下游設施水流的摻氣量，可避免水擊水錘等不利水力現象的產生幾率，實現了避免泥沙在連接段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的技術效果。此外，流量控制構筑物應用水平板條組成的擋水墻，結構簡單，施工便捷，且使用效果好。實施例2 如圖3所示，本發明的一種涉水工程消能工另一具體實施例，與實施I基本相同，所不同之處在于，豎井2導通連接于排水管道4的中間段，擋水墻為兩面，相互對立設置在排水管道底端上，擋水墻3與排水管道4之間形成的空間位置(相當于消力井)對應于豎井2與排水管道4連接口位置下方。如圖4所示，擋水墻3的板條為垂直設置。作為本發明的其他具體實施例，所述上游輸水構筑物、跌水構筑物、流量控制構筑物和下游輸水構筑物均可以是根據施工需要適配其他構筑物，如可以是通過下水道進口直接跌入豎井的構筑物結構，也可以是泄洪洞等泄水構筑物；擋水墻3的板條和通水孔的數量以及布設方式也可以根據所需要的消能自由水面高度及系統入流量確定，以其他方式設置。同時，只要是設計流體跌水或其他形式需要的消能、防御、排氣的構筑物設施，均可在相應的合理位置布設本發明所述的消能工，達到理想的效果。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種涉水工程消能工，包括上游輸水構筑物、跌水構筑物、流量控制構筑物和下游輸水構筑物；其特征在于所述上游輸水構筑物通過所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物導通連接；所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接段的下游端設置有凸起的流量控制構筑物，所述流量控制構筑物上設置有若干通水孔。
2.如權利要求I所述的涉水工程消能工，其特征在于所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的一端頭；所述流量控制構筑物為一面向所述端頭、設置在所述下游輸水構筑物下游端上的擋水墻，所述擋水墻與所述端頭之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。
3.如權利要求I所述的涉水工程消能工，其特征在于所述跌水構筑物導通連接于所述下游輸水構筑物的中間段，所述流量控制構筑物為兩相互對立設置在所述下游輸水構筑物底端上的擋水墻，所述擋水墻與所述下游輸水構筑物之間形成的空間位置對應于所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接口位置下方。
4.如權利要求2或3所述的涉水工程消能工，其特征在于所述擋水墻包括多塊相互平行設置在同一平面上的板條，相鄰所述板條之間設置有通水孔。
5.如權利要求4所述的涉水工程消能工，其特征在于所述板條為水平設置。
6.如權利要求4所述的涉水工程消能工，其特征在于所述板條為垂直設置。
全文摘要
本發明公開了一種涉水工程消能工，包括上游輸水構筑物、跌水構筑物、流量控制構筑物和下游輸水構筑物；所述上游輸水構筑物通過所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物導通連接；所述跌水構筑物與所述下游輸水構筑物的連接段的下游端設置有凸起的流量控制構筑物，所述流量控制構筑物上設置有若干通水孔。本發明提供的一種涉水工程消能工，是一種既可實現良好的消能作用，避免泥沙在該工段大量淤積又同時使水流中摻混的氣體在該段順利溢出的消能工。
文檔編號E02B8/06GK102787589SQ20121030670
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者張善發, 賈仁勇 申請人:上海市城市建設設計研究總院