一种集水车一体化挑流坝消能设计方法

技术领域

本发明涉及水利技术领域，具体涉及一种集水车一体化挑流坝消能设计方法。

背景技术

伴随着国民经济的不断发展、人们对于生活环境要求的日益提升，河水冲击河坝的声音使得河道边上的居民夜间睡眠备受困扰，尤为苦恼。城市中的小水坝为城市慢线生态坝，可美化沿河两岸景观，不让河床裸露提升周边慢线的景观效果。然而这些生态坝建成投入使用以来，河水冲击河坝的声音成了附近居民生活中的“心理包袱”，经有资质的噪音检测单位为河坝的噪音情况进行了不同时间段检测，检测结果都是噪音超标。

当前传统的挑流消能利用挑流鼻坎，将下泄水流挑向空中，使得水流落入离上游枢纽较远的下游河道中。水流下泄的全过程中，下泄水流与溢洪道表面、周围空气相互摩擦，并且强烈冲刷下游河道，使得其能量被充分耗散，以此达到消能效果，这种方式存在着能源浪费和噪声大等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种集水车一体化挑流坝消能设计方法，它利用挑流坝鼻坎上设置的水车削减水流动能而转化为水车机械能，其次使得水舌射入水垫的动能减小，即减小了噪声，又保护了坝体安全，同时利用消能垫层的一体化消能设计，使下泄水流动能减小，有效降低了水流对下游的冲刷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含水车主体1、消能垫层2、消力戽主体3、钢杆4、第一铆钉5、第二铆钉6和坝体7，所述的水车主体1设置在坝体7的鼻坎上，所述的水车主体1用于削弱水流能量，减小入射水流对河床的冲击压力，所述的消力戽主体3设置在水车主体1下游，所述的消能垫层2设置在水车主体1右侧，所述的钢杆4设置在消力戽主体3上方，所述的第一铆钉5的一端焊接在钢杆4上，另一端固定在消力戽主体3水平面上，所述的第二铆钉6一端焊接在钢杆4上，另一端固定在消力戽主体3垂直面上。

进一步的，所述水车主体1包含水车叶片组件11，所述的水车叶片组件11环形布置在水车主体1上，所述的水车叶片组件11包含叶片框架111、叶片112、叶片转轴113、叶片转动齿轮块114和叶片转动推杆115，所述的叶片转轴113焊接在叶片下侧缘上，所述的叶片转动齿轮块114焊接在叶片转轴113左端，所是的叶片转动齿轮块114圆弧的三分之一部分为齿块形，所述的叶片转动推杆115为带齿状的条形钢柱，叶片转动推杆115与叶片转动齿轮块114之间齿合连接，所述的叶片112、叶片转轴113、叶片转动齿轮块114和叶片转动推杆115设置在叶片框架111内。

进一步的，所述的叶片框架111内设有三片叶片。

进一步的，所述的消能垫层2为软弹性材质。

进一步的，所述的消能垫层2的前端通过第一铆钉5将消能垫层2固定在消力戽主体3上端面上，消能垫层2的后端浮于下游水垫塘上，使水舌在落入下游水垫塘时会先落在消能垫层上。

进一步的，所述的消力戽主体3的左端面与坝体7的右端面重合。

本发明的工作原理：本发明通过设置在流水坝鼻坎上的水车主体1装置，首先让其流水去冲击叶片，使叶片带动水车主体1旋转产生机械能，使得一部分的水能得到削减，使水流动能一部分转化为水车的机械能，从而使原本应该被抛弃的能量得以再次利用，同时使得水舌射入水垫的动能减小，也减小了入射水流对河床的冲击压力，从而避免冲刷坑扩大而影响到大坝安全，并避免产生大量的噪声。

其次在坝体下游设有消力戽，使其入射水流的靠近不会影响的坝体的安全性，同时在消力戽上设有消能垫层2，其消能垫层2通过第一铆钉5将其一端固定在消力戽主体3的上端面上，使下泄水流的动能在通过消能垫层2后进一步减小，同时消能垫层2的后端部分设置在下游水垫塘上，消能垫层2在下游水位的浮力作用下浮在水面上，使下泄水流的水舌没有和下游水垫塘接接触，使水舌在落入下游水垫塘时会先落在消能垫层上，水流中大部分能量冲击在消能垫层，从而避免了水舌直接冲刷河床，并降低由此带来的噪声和降低水舌对河床底部的冲刷。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：

1、本发明中利用水车主体将水的势能转化为机械能，使能源得到回收利用。

2、本发明中通过消力戽的设置，使其入射水流在坝体底部能量得到缓冲，使水流不会影响的坝体的安全性。

3、本发明中利用消能垫层使水舌没有和下游水垫塘直接接触，有效降低冲刷坑范围增大，减小了水流冲击产生的噪声，改善了周边居民生产生活环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统示意图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是本发明中水车叶片组件11的结构示意图。

图4是本发明中叶片112的安装示意图。

图5是图4中B处的左视图。

图6是本发明的另一个视角的示意图。

附图标记说明：水车主体1、水车叶片组件11、叶片框架111、叶片112、叶片转轴113、叶片转动齿轮块114、叶片转动推杆115、消能垫层2、消力戽主体3、钢杆4、第一铆钉5、第二铆钉6、坝体7。

具体实施方式

参看图1-图6所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含水车主体1、消能垫层2、消力戽主体3、钢杆4、第一铆钉5、第二铆钉6和坝体7，所述的水车主体1设置在坝体7的鼻坎上，所述的水车主体1用于削弱水流能量，减小入射水流对河床的冲击压力，所述的消力戽主体3设置在水车主体1下游，所述的消能垫层2设置在水车主体1右侧，所述的消能垫层2采用海绵坝汇总泡沫板等高强度级别材料，所述的钢杆4设置在消力戽主体3上方，所述的第一铆钉5的一端焊接在钢杆4上，另一端固定在消力戽主体3水平面上，所述的第二铆钉6一端焊接在钢杆4上，另一端固定在消力戽主体3垂直面上，所述的第一铆钉5、第二铆钉6和钢杆4采用不锈钢材料。

所述水车主体1包含水车叶片组件11，所述的水车叶片组件11环形布置在水车主体1上，所述的水车叶片组件11包含叶片框架111、叶片112、叶片转轴113、叶片转动齿轮块114和叶片转动推杆115，所述的叶片转轴113焊接在叶片下侧缘上，所述的叶片转动齿轮块114焊接在叶片转轴113左端，所是的叶片转动齿轮块114圆弧的三分之一部分为齿块形，所述的叶片转动推杆115为带齿状的条形钢柱，叶片转动推杆115与叶片转动齿轮块114之间齿合连接，所述的叶片112、叶片转轴113、叶片转动齿轮块114和叶片转动推杆115设置在叶片框架111内。

所述的叶片框架111内设有三片叶片，所述的叶片采用橡胶布或者尼龙布等弹性大，强度高，不易腐蚀的材料。

所述的消能垫层2的前端通过第一铆钉5将消能垫层2固定在消力戽主体3上方，消能垫层2的后端浮于下游水垫塘上。

所述的消力戽主体3的左端面与坝体7的右端面重合。

本发明通过设置在流水坝鼻坎上的水车主体1装置，首先让其流水去冲击叶片，使叶片带动水车主体1旋转产生机械能，使得一部分的水能得到削减，使水流动能一部分转化为水车的机械能，从而使原本应该被抛弃的能量得以再次利用，同时使得水舌射入水垫的动能减小，减小了入射水流对河床的冲击压力，从而避免冲刷坑扩大而影响到大坝安全，并避免产生大量的噪声。

其次在坝体下游设有消力戽，使其入射水流的靠近不会影响的坝体的安全性，同时在消力戽上设有消能垫层2，其消能垫层2通过第一铆钉5将其一端固定在消力戽主体3的上端面上，使下泄水流的动能在通过消能垫层2后进一步减小，同时消能垫层2的后端部分设置在下游水垫塘上，消能垫层2在下游水位的浮力作用下浮在水面上，使下泄水流的水舌没有和下游水垫塘接接触，水流中大部分能量冲击在消能垫层，从而避免了水舌直接冲刷河床，并降低由此带来的噪声和降低水舌对河床底部的冲刷，改善了大坝周围环境。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。