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1、10申请公布号CN103669301A43申请公布日20140326CN103669301A21申请号201310651860722申请日20131205E02B8/0620060171申请人中国长江三峡集团公司地址100038北京市海淀区玉渊潭南路1号72发明人牛志攀孙志禹朱红兵尹庭伟惠二青张丽74专利代理机构北京戈程知识产权代理有限公司11314代理人程伟王刚54发明名称双层分散消能的高低坎消力池57摘要本发明涉及一种双层分散消能的高低坎消力池，其包括跌坎水流进口段、消力池、消力池尾坎及护坦，所述跌坎水流进口段由相间排列组合的高坎泄流孔和低坎泄流孔以及位于高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的隔墙构。
2、成，所述消力池包括上层消力池和下层消力池，所述上层消力池与水流进口段相连并且上层消力池底板高程与低坎泄流孔出口端部高程相同，所述下层消力池位于所述上层消力池之后并且下层消力池底板高程低于上层消力池，所述消力池尾坎位于所述消力池的尾部，所述护坦与消力池尾坎相连。此种消力池可以消减下泄流量对消力池前段的冲击、均化消力池前半部分集中消能区域，达到双层分散消能的效果，消除集中消能区水流紊动剧烈、水面波动较大的现象。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图3页10申请公布号CN103669301ACN103669301A1。
3、/1页21一种双层分散消能的高低坎消力池，其特征在于，所述双层分散消能的高低坎消力池包括跌坎水流进口段、消力池、消力池尾坎及护坦；所述跌坎水流进口段由相间排列组合的高坎泄流孔和低坎泄流孔以及位于所述高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的隔墙构成；所述消力池包括上层消力池和下层消力池，所述上层消力池与所述水流进口段相连并且所述上层消力池底板高程与所述低坎泄流孔出口端部高程相同，所述下层消力池位于所述上层消力池之后并且所述下层消力池底板高程低于上层消力池；所述消力池尾坎位于所述消力池的尾部；所述护坦与所述消力池尾坎相连。2根据权利要求1所述的双层分散消能的高低坎消力池，其特征在于，所述双层分散消能的高低坎消。
4、力池满足以下关系式D3D2N2，其中，N1为所述高坎泄流孔的孔数，N2为所述低坎泄流孔的孔数。0014作为选择，所述双层分散消能的高低坎消力池满足以下关系式N1N2，其中，N1为所述高坎泄流孔的孔数，N2为所述低坎泄流孔的孔数。0015优选地，所述跌坎水流进口段的最外两侧为高坎泄流孔或低坎泄流孔。0016上述双层分散消能的高低坎消力池中，上层消力池底板高程与跌坎水流进口段低坎泄流孔出口端部高程相同，从水流进口段向下游延伸，使底孔出流形态为连续出流，从而分散消力池前半部集中消能区域。而下层消力池位于消力池整体的后半段，其底板高程低于上层消力池，从而提高消力池整体后半段的利用率。0017本发明的有。
5、益效果是00181、消力池前半段的上层消力池设置成与低坎泄流孔出口端部等高，改变了低坎泄流孔的出流形态，使低坎泄流孔出流形态变为连续出流，减弱了泄流孔出口附近的水流内部紊动及水面波动，有效改善消力池附近的受力条件，提高使用寿命。00192、消力池尾坎高度D4是低坎高度D2的2倍以上，保证消力池内存在一定淹没度，避免空化空蚀；而上层消力池的布置，有效避免了消力池内立轴漩涡的产生，消力池首的横轴漩涡也会得到缓解。00203、由于消力池的分层布置，使消力池的消能区域双层分散。高坎泄流孔出射流为淹没射流，消能作用主要依靠上层消力池；而上层消力池又将低坎泄流孔出流从跌坎处向下游推出，从而延长了中孔水流在。
6、消力池内的入池距离，所以主流消能区以下层消力池为主。因此，本发明的双层分散消能的高低坎消力池分散了消能集中区域，达到了双层分散消能的效果，保护了泄洪建筑物的安全。附图说明0021通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。0022图1是本发明所述双层分散消能的高低坎消力池的第一种平面布置图，消力池跌坎水流进口段两边孔为高坎泄流孔，消力池中高坎泄流孔与低坎泄流孔相间布置；高坎泄流孔的孔数N1为3，低坎泄流孔的孔数N2为2。0023图2是本发明所述双层分散消能的高低坎消力池的第二种平面布置图，消力池水说明书。
7、CN103669301A3/6页5流进口段两边孔为低坎泄流孔，消力池中低坎泄流孔与高坎泄流孔相间布置；高坎泄流孔的孔数N1为2，低坎泄流孔的孔数N2为3。0024图3是高坎泄流孔、同一剖面相连接的双层分散消能的高低坎消力池及其下游的剖面图。0025图4是低坎泄流孔、同一剖面相连接的双层分散消能的高低坎消力池及其下游的剖面图。0026图5是图1所示双层分散消能的高低坎消力池的AA剖面图。0027图6是图2所示双层分散消能的高低坎消力池的CC剖面图。0028图7是图1所示双层分散消能的高低坎消力池的BB剖面图。0029图8是图2所示双层分散消能的高低坎消力池的DD剖面图。0030主要元件符号说明0。
8、0311高坎泄流孔2低坎泄流孔00323上层消力池4下层消力池00335消力池尾坎6护坦00347高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的中隔墙0035N1高坎泄流孔的孔数0036N2低坎泄流孔的孔数0037W1两边孔为高坎泄流孔的消力池宽度0038W2两边孔为低坎泄流孔的消力池宽度0039B1高坎泄流孔的宽度0040B2低坎泄流孔的宽度0041L1双层分散消能的高低坎消力池整体长度0042L2上层消力池长度0043D1高坎泄流孔出口端部到下层消力池底板的高度0044D2低坎泄流孔出口端部到下层消力池底板的高度0045D3上层消力池底板到下层消力池底板的高度0046D4消力池尾坎到下层消力池底板的高度。0。
9、047应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。0048在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。具体实施方式0049在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。0050下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。
10、。请参阅图1至图8所示，本发明提供一种双层分散消能的高低坎消力池，所述双层分散消能的高低坎消力池包括跌坎水流说明书CN103669301A4/6页6进口段、消力池、消力池尾坎及护坦；所述跌坎水流进口段由相间排列组合的高坎泄流孔和低坎泄流孔以及位于所述高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的隔墙构成；所述消力池包括上层消力池和下层消力池，所述上层消力池与所述水流进口段相连，所述下层消力池位于所述上层消力池之后；所述消力池尾坎位于所述消力池的尾部；所述护坦与所述消力池尾坎相连。0051所述消力池分为上层消力池和下层消力池，两层消力池的设置可以有效分散高低坎消力池的集中消能区域，消除集中消能区水流紊动剧烈以及水。
11、面波动较大的现象。0052当所述低坎泄流孔出口端部到所述下层消力池底板的高度D2与所述上层消力池底板到所述下层消力池底板的高度D3满足关系式D3D2时，便可以改变低坎泄流孔的出流形态，使低坎泄流孔出流形态变为连续出流，减弱了泄流孔出口附近的水流内部紊动及水面波动，有效改善消力池附近的受力条件，提高使用寿命。0053当所述消力池尾坎到所述下层消力池底板的高度D4与所述低坎泄流孔出口端部到所述下层消力池底板的高度D2满足关系式D42D2时，就可以保证消力池内存在一定淹没度，避免空化空蚀；而上层消力池的布置，还可以有效避免了消力池内立轴漩涡的产生，且消力池首的横轴漩涡也会得到缓解。0054当所述高坎。
12、泄流孔出口端部到所述下层消力池底板的高度D1、所述低坎泄流孔出口端部到所述下层消力池底板的高度D2、所述上层消力池底板到所述下层消力池底板的高度D3及所述上层消力池沿水流方向的长度L2满足以下关系式D3D2D1L2时，消力池便可形成分层布置，使得整个消力池的消能区域双层分散。此时，高坎泄流孔出射流为淹没射流，消能作用主要依靠上层消力池；而上层消力池又将低坎泄流孔出流从跌坎处向下游推出，从而延长了中孔水流在消力池内的入池距离，所以主流消能区以下层消力池为主。0055当所述消力池沿水流方向的长度L1与所述上层消力池沿水流方向的长度L2满足以下关系式L1L21214时，通过分配L1与L2之间的长度关。
13、系，从而能更好的达到双层分散消能的效果。0056所述高坎泄流孔的孔数N1与所述低坎泄流孔的孔数N2根据实际需要设置不同的数量，可以选择设定为2、3、5、6等，但不以此为限。0057所述跌坎水流进口段的最外两侧可以设置成高坎泄流孔，也可以设置成低坎泄流孔。0058上述双层分散消能的高低坎消力池中，上层消力池底板高程与跌坎水流进口段低坎泄流孔出口端部高程相同，从水流进口段向下游延伸，使底孔出流形态为连续出流，从而分散消力池前半部集中消能区域。而下层消力池位于消力池整体的后半段，其底板高程低于上层消力池，从而提高消力池整体后半段的利用率，保证本发明的优先性。0059下面，结合附图对本发明的具体实施例。
14、进行详细描述，实施例中的双层分散消能的高低坎消力池根据某大型水电站枢纽工程设计，所述水电站枢纽工程装机6400MW，采用混凝土重力坝，最大坝高161M。所述水电站设计洪水（P02）流量41200M3/S，校核洪水（P002）流量49800M3/S，上下游最大水位差120M，最大下泄总功率约40000MW。消力池内最大单宽流量225M2/S，消力池入池流速达40M/S左右。0060实施例10061本发明的实施例1中的双层分散消能的高低坎消力池的结构如图1、图3、图4、图说明书CN103669301A5/6页75、图7所示，包括跌坎水流进口段、与水流进口段相接的上层消力池3、位于上层消力池3之后的。
15、下层消力池4、消力池尾部的尾坎5、与消力池相接的护坦6，水流进口段由相间排列组合的高坎泄流孔1和低坎泄流孔2及高坎泄流孔与低坎泄流孔之间的中隔墙7构成。0062图1显示高坎泄流孔1的孔数N1为3，低坎泄流孔2的孔数N2为2；在两边孔都是高坎泄流孔1的基础上，实施例与图1不同之处是高坎泄流孔1的孔数N1为6，低坎泄流孔2的孔数N2为5。0063本实施例1所述双层分散消能的高低坎消力池的有关结构参数如下上层消力池3及下层消力池4的宽度W1为108M，消力池的整体长度L1为228M，上层消力池3的长度L2为114M，高坎泄流孔1的宽度B1为6M，低坎泄流孔2的宽度B2为8M，高坎泄流孔1出口端部到下。
16、层消力池4底板的高度D1为16M，低坎泄流孔2出口端部到下层消力池4底板的高度D2为8M，上层消力池3到下层消力池4底板的高度D3为8M，消力池尾坎5到下层消力池4底板的高度D4为25M。0064实施例20065本发明实施例2中所述的双层分散消能的高低坎消力池的结构如图1、图3、图4、图5、图7所示，消力池的具体结构与实施例1中相同，不同之处是上层消力池3的长度L2占消力池总长度L1的比例，以及消力池尾坎的高度D4。0066本实施例2所述双层分散消能的高低坎消力池的有关结构参数如下上层消力池3及下层消力池4的宽度W1为108M，消力池的整体长度L1为228M，上层消力池3的长度L2为57M，高。
17、坎泄流孔1的宽度B1为6M，低坎泄流孔2的宽度B2为8M，高坎泄流孔1出口端部到下层消力池4底板的高度D1为16M，低坎泄流孔2出口端部到下层消力池4底板的高度D2为8M，上层消力池3到下层消力池4底板的高度D3为8M，消力池尾坎5到下层消力池4底板的高度D4为16M。0067实施例30068本发明实施例3中所述的双层分散消能的高低坎消力池的结构如图2、图3、图4、图6、图8所示，包括跌坎水流进口段、与水流进口段相接的上层消力池3、位于上层消力池3之后的下层消力池4、消力池尾部的尾坎5、与消力池相接的护坦6，水流进口段由相间排列组合的低坎泄流孔2和高坎泄流孔1及低坎泄流孔与高坎泄流孔之间的中隔。
18、墙7构成。0069图2显示高坎泄流孔1的孔数N1为2，低坎泄流孔2的孔数N2为3；在两边孔都是低坎泄流孔2的基础上，实施例与图2不同之处是高坎泄流孔1的孔数N1为5，低坎泄流孔2的孔数N2为6。0070本实施例3所述双层分散消能的高低坎消力池的有关结构参数如下上层消力池3及下层消力池4的宽度W2为110M，消力池的整体长度L1为228M，上层消力池3的长度L2为114M，高坎泄流孔1的宽度B1为6M，低坎泄流孔2的宽度B2为8M，高坎泄流孔1出口端部到下层消力池4底板的高度D1为16M，低坎泄流孔2出口端部到下层消力池4底板的高度D2为8M，上层消力池3到下层消力池4底板的高度D3为8M，消力。
19、池尾坎5到下层消力池4底板的高度D4为25M。0071实施例40072本发明的实施例4中的双层分散消能的高低坎消力池的结构如图2、图3、图4、图6、图8所示，消力池的具体结构与实施例3中相同，不同之处是上层消力池3的长度L2占说明书CN103669301A6/6页8消力池总长度L1的比例，以及消力池尾坎的高度D4。0073本实施例4所述双层分散消能的高低坎消力池的有关结构参数如下上层消力池3及下层消力池4的宽度W2为110M，消力池的整体长度L1为228M，上层消力池3的长度L2为57M，高坎泄流孔1的宽度B1为6M，低坎泄流孔2的宽度B2为8M，高坎泄流孔1出口端部到下层消力池4底板的高度D。
20、1为16M，低坎泄流孔2出口端部到下层消力池4底板的高度D2为8M，上层消力池3到下层消力池4底板的高度D3为8M，消力池尾坎5到下层消力池4底板的高度D4为16M。0074本发明的运用可以获得以下有益效果00751、消力池前半段的上层消力池设置成与低坎泄流孔出口端部等高，改变了低坎泄流孔的出流形态，使低坎泄流孔出流形态变为连续出流，减弱了泄流孔出口附近的水流内部紊动及水面波动，有效改善消力池附近的受力条件，提高使用寿命。00762、消力池尾坎高度D4是低坎高度D2的2倍以上，保证消力池内存在一定淹没度，避免空化空蚀；而上层消力池的布置，有效避免了消力池内立轴漩涡的产生，消力池首的横轴漩涡也会。
21、得到缓解。00773、由于消力池的分层布置，使消力池的消能区域双层分散。高坎泄流孔出射流为淹没射流，消能作用主要依靠上层消力池；而上层消力池又将低坎泄流孔出流从跌坎处向下游推出，从而延长了中孔水流在消力池内的入池距离，所以主流消能区以下层消力池为主。0078因此，本发明的双层分散消能的高低坎消力池分散了消能集中区域，达到了双层分散消能的效果，保护了泄洪建筑物的安全。0079上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。说明书CN103669301A1/3页9图1图2图3说明书附图CN103669301A2/3页10图4图5图6说明书附图CN103669301A103/3页11图7图8说明书附图CN103669301A11。