本發(fā)明涉及水利水電行業(yè)，尤其是一種雙側水下潛流碰撞集中消能工。

背景技術：

隨著國家對水電清潔能源的需求，修建大量的高壩，利用水頭進行發(fā)電，汛期由于來流量大，部分水體需要通過泄洪建筑物宣泄至下游。目前泄洪建筑物主要由壩身泄洪和岸邊泄洪建筑物組成，岸邊泄洪建筑物出口位于大壩下游，一般采用挑流方式泄放到下游河道內，泄洪建筑物出口可布置于單側或兩岸。

布置于單側的泄洪出口，為避免水舌集中造成下游河道沖坑太深，一般為依次布置，挑流水舌依次分開落入下游河道。水舌過短，易干砸本岸；水舌過長，易沖刷對岸，均帶來兩岸防護工程量的增加。若泄洪設施較多，則泄洪建筑物出口布置占據(jù)的范圍太大，泄洪設施自身長度增加，泄洪建筑物自身工程量加大，且由于長度增加，高速水流空蝕空化風險加大；由于出口布置范圍加大，相應水舌落水區(qū)加大，需防護的下游河道范圍及工程量亦增加較大。

若布置于兩岸，為避免泄洪出口挑流水舌沖刷集中，目前大多數(shù)泄洪建筑物出口采用兩岸交錯布置型式，水舌入河后落點交錯分開，相互利用紊流消能，未充分利用水舌橫向水流進行相互消能，消能率較低，且水流紊亂，下游歸槽不順；相應帶來消能區(qū)防護強度和范圍增加，增加投資和運行安全風險。

因此，目前的結構設計尚未充分利用兩側的挑流水舌進行相互碰撞摩擦消能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種有效減少橫向流速分量，減少水舌對對岸坡橫向沖擊力，提高河道護岸安全保障性的雙側水下潛流碰撞集中消能工。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：雙側水下潛流碰撞集中消能工，包括下游河道，所述下游河道側邊至少設置有一個岸邊泄水建筑，所述岸邊泄水建筑上設置有至少一個岸邊泄水建筑出口，源自岸邊泄水建筑出口的水舌在下游河道內實現(xiàn)消能，其中每一條水舌的水舌外緣與下游河道底部之間的交點位于河道中泓線的本側。

進一步的是，所述岸邊泄水建筑成對對應設置于下游河道兩側，岸邊泄水建筑的對應的岸邊泄水建筑出口處流出的水舌在下游河道內實現(xiàn)消能。

進一步的是，每個岸邊泄水建筑上相鄰的兩個岸邊泄水建筑出口的中心軸線的間距定義為出口軸線間距(b1)，對應的岸邊泄水建筑出口的水舌的水舌橫向擴散最大寬度定義為水舌橫向擴散最大寬度(b2)，其中，b1＞b2。

進一步的是，所述一側岸邊泄水建筑出口的入射角度定義為第一入射角，另一側岸邊泄水建筑出口的入射角度定義為第二入射角，所述第一入射角與第二入射角相等。

進一步的是，所述水舌的水舌內緣與下游河道水面相交。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明巧妙的設計了水舌的入射形態(tài)，從而提高了消能的質量。具體的講，當泄洪出口單側開啟時，挑流水舌落水區(qū)位于中泓線本側，水墊深，消能率高；當泄洪出口雙側開啟時，挑流水舌落水區(qū)位于各自中泓線本側，水墊深，且水下橫向潛流部分在中泓線發(fā)生碰撞，當兩側作用力接近時，橫向作用力基本抵消為零。本發(fā)明巧妙的利用了水流自身的能量和結構分布，從而在保證消能的同時很好的保護了設施，尤其適用于各種泄洪洞消能工之中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明雙側布置的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明雙側布置的結構示意圖。

圖3是圖2的m-m剖視圖。

圖4是本發(fā)明單側布置的結構示意圖。

圖5是圖4的n-n剖視圖。

圖中標記為：河道中泓線1、下游河道11、岸邊泄水建筑2、擋水大壩3、水流方向4、地形線6、水舌內緣7、水舌外緣8、出口軸線間距(b1)、水舌橫向擴散最大寬度(b2)、第一入射角α、第二入射角β、岸邊泄水建筑出口(a、b、c、d、e、f、g、h)、水舌(a、b、c、d、e、f、g、h)、水舌落水最大長度l、泄洪出口水舌挑流主體內緣至水面長度l1、泄洪出口至水邊線距離l2、泄洪出口至河道中泓線距離l3、下游河道防護區(qū)域為l4、中河道防護區(qū)域l5、兩側水舌水面上距離為l6。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

如圖1、圖2、圖3所示的雙側水下潛流碰撞集中消能工，包括下游河道11，所述下游河道11側邊至少設置有一個岸邊泄水建筑2，所述岸邊泄水建筑2上設置有至少一個岸邊泄水建筑出口(a)，源自岸邊泄水建筑出口(a)的水舌(a)在下游河道11內實現(xiàn)消能，其中每一條水舌(a)的水舌外緣8與下游河道11底部之間的交點位于河道中泓線1的本側。

在本發(fā)明所在的領域，“消能工”是指：消除泄水建筑物或落差建筑物下泄急流的多余動能，防止或減輕水流對水工建筑物及其下游河渠等的沖刷破壞而修建的工程設施；中泓線：河流中沿水流方向各橫斷面最大流速點的連線。傳統(tǒng)的結構是這樣的：在兩側布置泄洪建筑物出口，且挑流水舌由于超過河道中泓線，當單側運行時，挑流水舌頂沖對岸，沖擊分力大，造成河道防護工程量加大和運行安全風險；當雙側運行時，挑流水舌在河道中泓線上方空中碰撞，造成霧化加劇，霧化帶來的強降雨影響周邊建筑物安全。因此，本發(fā)明另辟蹊徑，從水舌與河道中泓線1的位置結構入手，讓挑流水舌位于河道中泓線1的本岸側，其技術優(yōu)勢在于：當泄洪出口單側開啟時，如圖4和圖5所示，挑流水舌落水區(qū)位于中泓線，水墊深，消能率高；當泄洪出口雙側開啟時，如圖1至圖3所示，挑流水舌落水區(qū)位于各自中泓線本側，水墊深，且水下橫向潛流部分在中泓線發(fā)生碰撞，當兩側作用力接近時，橫向作用力基本抵消為零。

具體的講，在所述岸邊泄水建筑2成對對應設置于下游河道11兩側時，岸邊泄水建筑2的對應的岸邊泄水建筑出口(a、f)處流出的水舌(a、f)在下游河道(11)內實現(xiàn)消能。如圖1至圖3所示的，岸邊泄水建筑出口(a、f)、岸邊泄水建筑出口(b、g)、岸邊泄水建筑出口(c、h)互相對應，實現(xiàn)互相的消能。

為了避免水舌出現(xiàn)交叉和重疊的現(xiàn)象，如圖1和圖4所示，可以選擇這樣的方案：每個岸邊泄水建筑2上相鄰的兩個岸邊泄水建筑出口的中心軸線的間距定義為出口軸線間距(b1)，對應的岸邊泄水建筑出口的水舌的水舌橫向擴散最大寬度定義為水舌橫向擴散最大寬度(b2)，其中，b1＞b2。

對于兩側布置的情況，為了使兩側水舌在河道中泓線1相交，橫河向分量接近，達到兩側同時開啟時，橫向水流碰撞消能的目的，可以選擇這樣的方案：所述一側岸邊泄水建筑出口(a)的入射角度定義為第一入射角(α)，另一側岸邊泄水建筑出口(f)的入射角度定義為第二入射角(β)，所述第一入射角(α)與第二入射角(β)相等。在實際設計時，可以盡量讓水舌落水最大長度l和水舌橫向擴散最大寬度b2更大，這樣單位水面承受的水舌體積盡量小，減小沖擊力。

為了放置避免水舌干砸本岸，如圖3所示，可以選擇讓所述水舌的水舌內緣7與下游河道11水面相交，如圖3所示，即讓泄洪出口水舌挑流主體內緣至水面長度l1≥泄洪出口至水邊線距離l2，從而讓水舌直接完全的下落到水面中，而不是掉落到本岸邊。

在實際使用時，本結構盡量對稱開啟運行，即同時打開兩側，具體的講，就是開啟偶數(shù)泄洪建筑物時，盡量開啟岸邊泄水建筑出口(a)和岸邊泄水建筑出口(f)、岸邊泄水建筑出口(b)和岸邊泄水建筑出口(g)、岸邊泄水建筑出口(c)和岸邊泄水建筑出口(h)。

本發(fā)明巧妙的設計了水舌的入射形態(tài)，從而提高了消能的質量。具體的講，當泄洪出口單側開啟時，挑流水舌落水區(qū)位于中泓線本側，水墊深，消能率高；當泄洪出口雙側開啟時，挑流水舌落水區(qū)位于各自中泓線本側，水墊深，且水下橫向潛流部分在中泓線發(fā)生碰撞，當兩側作用力接近時，橫向作用力基本抵消為零。本發(fā)明巧妙的利用了水流自身的能量和結構分布，從而在保證消能的同時很好的保護了設施，尤其適用于各種泄洪洞消能工之中，具有十分廣闊的市場推廣前景。