专利名称：急流平面交汇整流装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平面相交泄洪洞或平面相交开敞式明渠交汇处水流流态的控制装置。
背景技术：
当两个泄洪洞出现平面交汇时，由于两泄洪洞之间有一定的夹角，泄洪洞I运行时， 水流在交汇处右侧未受约束，于是向右边扩散，形成水流左高右低的形态，对直冲击对 面边墙，致使水流发生串顶，爬高的水流的主流顺泄洪洞顶拱旋转后跌入水中，危及泄 洪洞的顶部和底板稳定；当顺直的泄洪洞II运行时，水流在交汇处左边没有约束，于是 向左边扩散，流速增加，冲击泄洪洞连接处边墙，水流也会爬高。因此，若不对泄洪洞 交汇处的水流流态进行调整、控制，泄洪洞的安全运行将受到严重威胁。急流平面交汇很少有人研究，即使研究也多停留在两个泄洪洞交汇处尖角的加固处 理上，如使用抗冲刷的材料(钢板衬护)进行加固。此种技术措施虽然解决了结构稳定 问题，但是水流流态仍然不佳，水流串顶现象仍然存在。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种急流平面交汇整流装置，此种整 流装置可调整好泄洪洞交汇处的水流流态，避免或减小对泄洪洞顶部和边墙的冲刷，提 高交汇尖角处的稳定性。本发明的技术方案利用折流坎调整交汇前两泄洪洞的收縮比例，将水流导向远离 冲击的边墙；在水流直接冲击的边墙上设置折流压板，将来流翻巻回泄洪洞中，避免冲 击洞顶。本发明所述急流平面交汇整流装置包括折流坎I 、折流坎II和折流压板；折流坎I为直角三棱柱形，安装在泄洪洞i的右边墙，其直角棱位于泄洪洞i右边墙与泄洪洞n 左边墙的汇交角a顶点处；折流坎n为直角三棱柱形，安装在泄洪洞n的左边墙，其直 角棱位于泄洪洞i右边墙与泄洪洞n左边墙的汇交角a顶点处；折流压板安装在泄洪洞 i与泄洪洞n汇交后形成的泄洪洞in的右边墙，成为以泄洪洞m右边墙为支撑的悬臂 梁，所述悬臂梁的顶面与泄洪洞in右边墙直墙面的顶端在同一高度，所述悬臂梁沿水流方向的安装定位是以泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙汇交角a顶点在泄洪洞III右边 墙的投影为安装起始点。为了更好地平顺水流，可在泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙的汇交角a顶点处设 置尾墩，所述尾墩优选扇形橫截面的柱状体或流线形橫截面的柱状体。为了更好地实现发明目的，本发明对折流压板、折流坎I、折流坎II的尺寸和结构 进行了优化，技术措施如下1、 折流压板的长度L3二5B广8B3，折流压板的横截面为矩形下部切割掉一扇形的几 何面，所述矩形的宽度b^ 2m、所述矩形的高度h4-2 3m、所述扇形的半径r二lm 2m、圆心角3 =120° 135°。2、 折流坎I的长度Li二4B广6Bp收縮比/产1:10 30，高度与泄洪洞I边墙直墙 面的高度h,相同。3、 折流坎II的长度L2=4B2~6B2,收縮比/2=1:10 30,高度与泄洪洞II边墙直墙面的高度h2相同。本发明具有以下有益效果1、 由于在泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙的汇交角a两侧分别设置了折流坎I 、折流坎n，因此平顺了水流，阻止了水流的扩散，水流流过时不会发生急剧的变化。2、 折流坎I、折流坎II和尾墩的组合，不仅平顺了水流，而且改善了泄洪洞I右边墙与泄洪洞n左边墙交汇尖角处的受力状况，提高了交汇尖角处的稳定性，与用钢板 等抗冲刷的材料加固相比，可降低施工难度，节约工程造价。3、 折流压板的设置，不仅可避免水流冲击洞顶(即串顶)，而且折回的水流对泄洪 洞底板冲击力很小，因而泄洪洞的结构更加稳定，受力更加合理。4、 本发明所述急流平面交汇整流装置还可用于平面相交开敞式明渠，当用于开敞式明渠时，同样具有平顺水流，改善交汇尖角处的受力状况，提高交汇尖角处稳定性的有益效果。
图1是本发明所述急流平面交汇整流装置的第一种结构示意图； 图2是图1的A-A剖面图，该图描述了泄洪洞I的横截面形状； 图3是图1的B-B剖面图，该图描述了泄洪洞II的横截面形状；图4是图i的c-c剖面图，该图描述了泄洪洞in和折流压板的横截面形状；图5是折流坎I的立体图；图6是折流坎II的立体图；图7是图1中折流坎I 、折流坎II安装处的局部放大图； 图8是是本发明所述急流平面交汇整流装置的第二种结构示意图； 图9是尾墩的一种形状结构图，其横截面为扇形； 图IO是图8中折流坎I 、折流坎II和尾墩安装处的局部放大图； 图11是是本发明所述急流平面交汇整流装置的第三种结构示意图； 图12是尾墩的另一种形状结构图，其横截面为流线形； 图13是图11中折流坎I 、折流坎II和尾墩安装处的局部放大图。 图中，1一泄洪洞I、 2—泄洪洞n、 3-1_折流坎1、 3-2—折流坎II、 4—弧形段、 5—泄洪洞m、 6—折流压板、7—尾墩、a—泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙汇交角、l,一折流坎i的长度、~—折流坎i的收縮比、L2—折流坎n的长度、/2—折流坎n的收縮比、L3—折流压板的长度、b—折流压板的宽度、h4—折流压板的高度、「扇形半径、e—扇形圆心角、hr~泄洪洞i边墙的直墙高度、h2—泄洪洞n边墙的直墙高度、h3— 泄洪洞m边墙的直墙高度、r—弧形段半径、v^2V3—分别为泄洪洞i 、泄洪洞n、泄 洪洞in的水流流速。
具体实施方式
实施例i本实施例中，某大型水电站的泄洪洞11、泄洪洞ii2交汇后形成泄洪洞ni5，泄洪 洞H2的右边墙与泄洪洞ni5的右边墙在一条直线上，泄洪洞U2与泄洪洞ni5水流方向相同，泄洪洞I 1的左边墙与泄洪洞I115的左边墙通过弧形段4连接，弧形段半径R= 120m，如图1所示。泄洪洞I1的横截面如图2所示，宽度Bi为5m、直墙高度ln为 5m、拱高1.5m;泄洪洞112横截面如图3所示，宽度B2为7.5m、直墙高度h2为7m、 拱高2m;泄洪洞I115的横截面如图4所示，宽度B3为7.5m、直墙高度h3为7m、拱高2m。本实施例中的急流平面交汇整流装置如图i、图7所示，由折流坎i3-i、折流坎n3-2和折流压板6组成，各部分都为混凝土制作。折流坎I 3-1为直角三棱柱形，如图5 所示，其高度为5 m，长度U (即横截面的长直角边)为20 m，收縮比/;为l:10。折 流坎II3-2为直角三棱柱形，如图6所示，其高度为7m，长度L2 (即横截面的长直角 边)为30m，收縮比"为1:10。折流压板6的长度L3为40 m，其横截面为矩形下部切 割掉一扇形的几何面，所述矩形的宽度b=1.75m、高度h4=2.5m ，所述扇形的半径r 二1.5m、圆心角0=135°。安装方式折流坎I3-1安装在泄洪洞Il的右边墙，其直角棱位于泄洪洞I 1右边墙与泄洪洞I12左边墙的汇交角a顶点处，其横截面的短直角 边垂直于泄洪洞I 1的右边墙；折流坎113-2安装在泄洪洞I12的左边墙，其直角棱位于 泄洪洞I 1右边墙与泄洪洞H2左边墙的汇交角a顶点处，其横截面的短直角边垂直于 泄洪洞I12的左边墙;折流压板6安装在泄洪洞I 1与泄洪洞Il2汇交后形成的泄洪洞m 5的右边墙，成为以泄洪洞III5右边墙为支撑的悬臂梁，所述悬臂梁的顶面与泄洪洞I115 右边墙直墙面的顶端在同一高度，所述悬臂梁沿水流方向的安装定位是以泄洪洞I 1右 边墙与泄洪洞H2左边墙汇交角a顶点在泄洪洞IH5右边墙的投影为安装起始点。实验结果表明，安装急流平面交汇整流装置后，两个泄洪洞平面交汇处的水流流态 平顺，未出现水流冲击洞顶(即串顶)的现象，而且折回的水流对泄洪洞底板冲击力很实施例2本实施例中，泄洪洞Il、泄洪洞Il2和泄洪洞ni5的交汇方式与实施例l相同，泄洪洞i12的右边墙与泄洪洞ni5的右边墙的衔接方式与实施例i相同，泄洪洞11的左边 墙与泄洪洞ni5的左边墙的连接方式与实施例i相同，各泄洪洞的尺寸与实施例i相同，如图8所示。本实施例中的急流平面交汇整流装置如图8、图IO所示，与实施例1不同之处是在 泄洪洞I 1右边墙与泄洪洞Il2左边墙的汇交角a顶点处增设了尾墩7，所述尾墩7为扇 形橫截面的柱状体，如图9所示，其扇形的圆心角为折流坎I3-1、折流坎Il3-2短直角 边之间的夹角，尾墩的高度为5m。实验结果表明，本实施例中，两个泄洪洞平面交汇处的水流流态比实施例1更平顺。实施例3本实施例中，泄洪洞I 1、泄洪洞II2和泄洪洞I115的交汇方式与实施例1相同，泄洪洞i12的右边墙与泄洪洞ni5的右边墙的衔接方式与实施例i相同，泄洪洞11的左边墙与泄洪洞I115的左边墙的连接方式与实施例1相同，各泄洪洞的尺寸与实施例1相同，如图11所示。本实施例中的急流平面交汇整流装置如图11、图13所示，与实施例l不同之处是 在泄洪洞I 1右边墙与泄洪洞I12左边墙的汇交角a顶点处增设了尾墩7，所述尾墩7 为流线形橫截面的柱状体，如图12所示，尾墩的高度为5m。实验结果表明，本实施例中，两个泄洪洞平面交汇处的水流流态比实施例1更平顺。
权利要求
1、一种急流平面交汇整流装置，其特征在于包括折流坎I(3-1)、折流坎II(3-2)和折流压板(6)；折流坎I(3-1)为直角三棱柱形，安装在泄洪洞I(1)的右边墙，其直角棱位于泄洪洞I(1)右边墙与泄洪洞II(2)左边墙的汇交角α顶点处；折流坎II(3-2)为直角三棱柱形，安装在泄洪洞II(2)的左边墙，其直角棱位于泄洪洞I(1)右边墙与泄洪洞II(2)左边墙的汇交角α顶点处；折流压板(6)安装在泄洪洞I(1)与泄洪洞II(2)汇交后形成的泄洪洞III(5)的右边墙，成为以泄洪洞III(5)右边墙为支撑的悬臂梁，所述悬臂梁的顶面与泄洪洞III(5)右边墙直墙面的顶端在同一高度，所述悬臂梁沿水流方向的安装定位是以泄洪洞I(1)右边墙与泄洪洞II(2)左边墙汇交角α顶点在泄洪洞III(5)右边墙的投影为安装起始点。
2、 根据权利要求1所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于泄洪洞I (l)右边 墙与泄洪洞II (2)左边墙的汇交角a顶点处设置有尾墩(7)。
3、 根据权利要求2所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于尾墩(7)为扇形橫 截面的柱状体或流线形橫截面的柱状体。
4、 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的急流平面交汇整流装置，其特征在 于折流压板(6)的长度L3 = 5B3~8B3，折流压板(6)的横截面为矩形下部切割掉一扇 形的几何面，所述矩形的宽度b^m 2m、所述矩形的高度h4=2.0m 3.0m、所述扇形 的半径r二lm 2m、圆心角P = 120° 135° 。
5、 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的急流平面交汇整流装置，其特征在 于折流坎I (3-1)的长度U二4B广6Bp收縮比/尸1:10 30，高度与泄洪洞I (l)边 墙直墙面的高度ht相同。
6、 根据权利要求4所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于折流坎I (3-1)的 长度I^二4B广6B。收缩比/尸l:10 30，高度与泄洪洞I (1)边墙直墙面的高度h！相 同。
7、 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的急流平面交汇整流装置，其特征在 于折流坎II (3-2)的长度L2=4B2~6B2，收縮比Z2=l:10 30，高度与泄洪洞II (2)边 墙直墙面的高度h2相同。
8、 根据权利要求4所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于折流坎II (3-2)的长度L2=4B2~6B2，收缩比/fl:10 30，高度与泄洪洞II (2)边墙直墙面的高度h2相同。
9、 根据权利要求5所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于折流坎II (3-2)的 长度L2=4B2~6B2，收縮比i产l:10 30，高度与泄洪洞II (2)边墙直墙面的高度h2相同。
10、 根据权利要求6所述的急流平面交汇整流装置，其特征在于折流坎II (3-2) 的长度L2=4B2~6B2，收縮比z'产l:10 30，高度与泄洪洞II (2)边墙直墙面的高度h2相同。
全文摘要
一种急流平面交汇整流装置，包括折流坎I、折流坎II和折流压板。折流坎I为直角三棱柱形，安装在泄洪洞I的右边墙，其直角棱位于泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙的汇交角α顶点处；折流坎II为直角三棱柱形，安装在泄洪洞II的左边墙，其直角棱位于泄洪洞I右边墙与泄洪洞II左边墙的汇交角α顶点处；折流压板安装在泄洪洞I与泄洪洞II汇交后形成的泄洪洞III的右边墙，成为以泄洪洞III右边墙为支撑的悬臂梁，所述悬臂梁的顶面与泄洪洞III右边墙直墙面的顶端在同一高度。此种整流装置可调整好泄洪洞交汇处的水流流态，避免或减小对泄洪洞顶部和边墙的冲刷，提高交汇尖角处的稳定性。
文档编号E02B8/06GK101324060SQ200810045669
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者雨 任, 刘善均, 张建民, 曲景学, 李贵吉, 韦 王, 王曾恩, 许唯临, 军 邓, 陈剑刚 申请人:四川大学