本發(fā)明是針對混凝土溢流壩在溢流時，溢流表面時常發(fā)生空化空蝕，下泄水流對河床的嚴重沖刷而設計的一種低溢流壩等水頭逐級消能結構。它屬于水利工程領域。

背景技術：

目前，多數(shù)混凝土溢流壩溢流面設計成流線型曲面。溢流時，頂部水流的勢能較大、速度相對較低，越往低處，水流的速度越大，因而在設計施工時，要求溢流面要平滑，不要出現(xiàn)鈍體結構，來減少空化空蝕的發(fā)生。但在實際運行中，溢流壩表面因施工、風吹日曬等因素，溢流面還會出現(xiàn)小小的凸起凹陷；溢流后，溢流面就會發(fā)生空蝕現(xiàn)象，嚴重時候，鋼筋下的混凝土都被掏空，使得維修費用逐年增高，同時，集中消能對下游河床的沖刷較為嚴重，因而現(xiàn)有技術存在不足。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種低溢流壩等水頭逐級消能結構。它采用逐級消能方式，首先，將溢流的總水頭勢能進行等分，讓總能量分解到各個分段，使每段溢流的能量變小，同時將常規(guī)的溢流流線型曲面，變成垂直面，以此解決溢流面的空蝕問題；第二，利用各級排水消能管的進口、轉彎段、出口及水下出口射流進行分段消能；第三，利用消力池進行消能；最后，可將一級排水消能管入口閘門提前打開，進行提前消能，騰出較大的庫容。以此規(guī)避現(xiàn)有技術的不足。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種低溢流壩等水頭逐級消能結構，包括溢流壩，其特征在于：在所述溢流壩上設置有一級溢流壩消力池、二級溢流壩消力池以及三級溢流壩消力池，所述一級溢流壩消力池、二級溢流壩消力池以及三級溢流壩消力池沿所述溢流壩的寬度方向設置且高度逐漸降低，一級溢流壩消力池通過一等水頭一級溢流壩垂直壁面與溢流壩的壩頂相連，在所述一級溢流壩消力池的底部連接有一等水頭一級排水消能管，該等水頭一級排水消能管為L型管，包括水平管和豎直管，其中豎直管連接在一級溢流壩消力池的底部，水平管一端與豎直管連接，水平管的另一端位于所述溢流壩的內側面，并在所述等水頭一級排水消能管的入口設置一級排水消能管入口閘門；所述二級溢流壩消力池通過一等水頭二級溢流壩垂直壁面與所述一級溢流壩消力池的一級溢流壩消力池流線坎連接，在一級溢流壩消力池的底部與二級溢流壩消力池的底部連接有等水頭二級排水消能管，該等水頭二級排水消能管包括第一豎管、第二豎管以及連接在第一豎管和第二豎管之間的水平管，其中第一豎管連接在一級溢流壩消力池的底部，第二豎管連接在二級溢流壩消力池的底部；所述三級溢流壩消力池通過一等水頭三級溢流壩垂直壁面與所述一級溢流壩消力池的二級溢流壩消力池流線坎連接，所述三級溢流壩消力池外側設置三級溢流壩消力池流線坎。

本發(fā)明裝置其結構由三部分組成：逐級溢流壩垂直壁面部分、逐級等水頭排水消能管部分、逐級消力池部分。在逐級溢流壩垂直壁面部分，其機理為：等分溢流壩總體溢流高度，實現(xiàn)每段溢流壩的低水頭流動，降低溢流壩面的水流速度，防治空化空蝕發(fā)生。在逐級等水頭排水消能管部分，其機理為：當下泄水流流經(jīng)各級等水頭排水消能管時，對于管道而言，在管道的進口、管道的邊界變化處以及出口處都可進行局部消能，因消力池底部設有排水消能管出口，在消力池水中會產(chǎn)生淹沒式射流消能。在逐級消力池部分，進行壩上溢流跌水消能、池內旋滾、池底射流等組合式消能。本發(fā)明的優(yōu)點：采用等水頭分級排水消能、等水頭分級垂直溢流、淹沒射流式消力池消能等設計，能夠減少溢流面防空化空蝕的發(fā)生，提前溢流、增加庫容，結構簡潔、維護費用較低，推廣空間較大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置示意圖。

其中：1、溢流壩；2、等水頭一級排水消能管；3、一級排水消能管入口閘門；4、等水頭二級排水消能管；5、等水頭一級溢流壩垂直壁面；6、一級溢流壩消力池；7、一級溢流壩消力池流線坎；8、等水頭二級溢流壩垂直壁面；9、二級溢流壩消力池；10、等水頭二級排水消能管射流口；11、二級溢流壩消力池流線坎；12、等水頭三級溢流壩垂直壁面；13、三級溢流壩消力池；14、三級溢流壩消力池流線坎。

具體實施方式

對照附圖1，一級排水消能管入口閘門3與等水頭一級排水消能管2的入水口滑動接觸，等水頭一級溢流壩垂直壁面5的底部與一級溢流壩消力池6相連，一級溢流壩消力池6右側與一級溢流壩消力池流線坎7相接，等水頭一級排水消能管2的出水射流口位于一級溢流壩消力池6底部，等水頭二級溢流垂直壩壁面8上部與一級溢流壩消力池流線坎7相接，等水頭二級溢流壩垂直壁面8底部與二級溢流壩消力池9相接，一級溢流壩消力池6底部設置等水頭二級排水消能管4入水口，等水頭二級排水消能管射流口10與二級溢流壩消力池9底部相連，二級溢流壩消力池9右側與二級溢流壩消力池流線坎11相接，等水頭三級溢流壩垂直壁面12的上部與二級溢流壩消力池流線坎11相連，等水頭三級溢流壩垂直壁面12的底部與三級溢流壩消力池13相連，三級溢流壩消力池13右側與三級溢流壩消力池流線坎14相接。

工作過程：當水庫需要溢流放水時，首先通過開啟一級排水消能管入口閘門3，提前放水，提高庫容，下泄水流經(jīng)過等水頭一級排水消能管2的入水口進入等水頭一級排水消能管2中進行局部消能，然后經(jīng)過等水頭一級排水消能管2的出水口射流消能；當下泄水流分別經(jīng)過等水頭一級溢流壩垂直壁面5頂部和等水頭一級排水消能管2出水口，相繼泄流時，經(jīng)過等水頭一級溢流壩垂直壁面5頂部的水流和等水頭一級排水消能管2出水口的射流，同時進入一級溢流壩消力池6進行消能；然后，一級溢流壩消力池6的水體，分別通過等水頭二級排水消能管4的入口以及等水頭二級排水消能管射流口10以及經(jīng)過一級溢流壩消力池流線坎7、等水頭二級溢流垂直壩壁面8，流入二級溢流壩消力池9，進行二次集中消能；經(jīng)過二級溢流壩消力池9消能后的水體，經(jīng)由二級溢流壩消力池流線坎11以及等水頭三級溢流壩垂直壁面12，進入三級溢流壩消力池13內進行消能。