专利名称：一种截断曲线底板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水利水电工程中的泄槽底板,特别涉及一种水利水电工程泄水建筑物中，闸室跌坎后和掺气挑坎后修建的一种曲线底板，属于水利水电工程技术领域。
背景技术：
随着大中型水电站的兴建，高水头泄水建筑物引发的安全问题日益突出。高水头泄水建筑物中，一般都具有流速高，单宽流量大，对泄槽底板冲击力大，跌坎后空腔常常会因水流回溯形成积水，特别是在底坡较缓时尤为突出。底坡较缓会造成水流经突跌射出容易对泄槽底板交汇处产生较大的水舌冲击力，在跌砍后空腔也易形成积水，影响空腔的有效长度，造成空腔不稳定，其掺气减蚀效果不佳。为了解决掺气坎后水舌冲击力和跌砍后空腔回水问题，目前解决该问题的有效措 施主要分为两类一类是改变掺气坎体型，另一类是调整泄水建筑物的曲线底板。但对某些具体工程，由于受到各种条件限制，无法改变掺气坎体型，常常是通过调整水舌冲击区的曲线底板，解决上述问题。目前采用的泄槽底板多为抛物线型底板，假定所述抛物线底板的方程式表示为Y = kX2(I)其中，k为抛物线系数，X为曲线底板水平距离,通过改变k值的大小，则可使曲线底板坡度变陡或变缓，但无论怎么改变k值，曲线底板起始点的坡度均为O。当抛物线系数k值较小时，在低、中低、中高、高库水位泄流等条件下，水舌落点变幅较小，且水舌落点处曲线底板坡度平缓，跌坎后空腔内易形成回水，影响掺气效果，其水舌示意图如图I所示。若增大抛物线系数k值，在低、中低、中高、高库水位泄流等条件下，水舌落点变幅虽有所增力口，但变化仍很小，且水舌落点处曲线底板坡度仍然较缓，因此，空腔回水仍难解决，其水舌示意图如图2所示。若抛物线系数k值过大，在中高水位泄流条件以下，水舌落点变幅和落点坡度较为合适；但高库水位泄流条件下，水舌与曲线底板相脱离，且在远处水舌与曲线底板相交，而且水舌落差很大，其水舌示意图如图3所示。这种情况曲线底板施工工程量非常大，而且很难应用于实际工程中。
发明内容
本发明的目的正是针对现有技术中高水头泄水建筑物中曲线底板所存在的缺陷和不足，提供一种新的截断曲线底板。该截断曲线底板是将截断点作为新的起始点，使截断的曲线底板在新起始点的坡度不为0，这样水舌落点的底坡较陡，水舌与曲线底板的夹角变小，水舌冲击力相对就较小，空腔回水强度就会得到有效抑制。为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案来完成的。本发明提供的一种截断曲线底板，其特征在于是将原曲线底板的起始点的一段水平距离截掉，然后以截断点作为截断曲线底板新的起始点，其余的部分作为泄槽底板。
上述技术方案中，所述将原曲线底板的起始点的一段水平距离截掉，是在原曲线底板的起始点的一段水平距离上截掉一段水平长度八^所述0〈八1〈30!11，则剩余的曲线底板即为截断曲线底板；此时截断曲线底板的抛物线方程式表示为下式Y = k (Χ+Δχ)2(2)
其中，k为抛物线系数，X为曲线底板水平距离，Λ X为原曲线底板上截掉的一段水平长度。上述技术方案中，随着所述截掉的水平长度Ax越长，剩余的截断曲线底板也越陡，即水舌落点的底坡也越陡，且截断曲线底板的起始位置就具有相对较陡的坡度。本发明提供的一种截断曲线底板，在低、中低、中高、高库水位泄流条件下，水舌从闸室出口射出，水舌落点变幅相对原有曲线底板较大；水舌在泄槽底板冲击点范围的底坡增大，水舌对底板的冲击夹角减小，因此不仅降低了水舌对底板的冲击力，空腔回水问题也得到很好的改善。本发明提供的一种截断曲线底板，适用于包括抛物线型底板在内的各种曲线底板；其水平距离截断长度的多少，应根据高、低库水位的水舌抛物线与曲线底板的匹配来确定。本发明与现有技术相比具有如下的优点及有益的技术效果I、本发明的截断曲线底板设计原理简单，在原有的曲线底板水平距离上截掉一段水平长度，将截断点作为新的起始点，使截断的曲线底板在新起始点的坡度不为O。2、本发明的截断曲线底板在水利工程中使用时，与原有的曲线底板相比，在低、中低、中高、高库水位泄流条件下其水舌落点范围较大，且水舌冲击点范围的底坡较陡。3、本发明的截断曲线底板在水利工程中使用时，与原有的曲线底板相比，其水舌对曲线底板的冲击夹角减小，可降低水舌对曲线底板的冲击力。4、本发明的截断曲线底板在水利工程中使用时，与原有的曲线底板相比，其水舌落点的高程更低，而且落点的坡度也更陡，因此水流更能够向下游流动，有利于抑制空腔回水，改善空腔回水问题。5、本发明的截断曲线底板在水利工程中使用时，与原有的曲线底板相比，跌砍后空腔长度和空腔体积均有所增加，因此，掺气减蚀效果更佳。
图I现有技术中不同库水位下较小k值曲线底板水舌示意图；图2现有技术中不同库水位下较大k值曲线底板水舌示意图；图3现有技术中不同库水位下过大k值曲线底板水舌示意图；图4现有技术中一具体工程的不同库水位下曲线底板的水舌示意图；图5现有技术中一具体工程的高库水位下曲线底板的压强示意图；图6本发明截断曲线底板结构示意图；图7为图6中截断曲线底板的水舌示意图；图8本发明在一具体工程中不同库水位下截断曲线底板水舌及空腔回水示意图；图9本发明在一具体工程中高库水位下截断曲线底板的压强示意图。图中，I为跌砍，2为曲线底板，3、4、5、6分别为低、中低、中高、高库水位水舌下缘曲线，7为水舌上缘曲线，8为压强曲线，9为截断曲线底板，10为跌砍后空腔，11为空腔回水实测点，12为水舌落点范围，Λ X为截掉水平长度。如图4所示，所述现有的具体工程中曲线底板2的抛物线方程为Y = kX2，其中k取值是根据具体工程中跌坎高度以及高库水位泄流条件下，水舌曲线与曲线底板2相交时的夹角、曲线距离等计算所得；经计算得出k为1/400，在低、中低、中高、高库水位泄流条件下，计算得到水舌落点范围12为8m。如图5所示，所述现有的具体工程中高库水位泄流条件下所测得曲线底板2压强的试验值，其中最大压强为9m水柱。如图6所示，本发明的截断曲线底板9是将曲线底板2的起始点的一段水平距离截掉，即在曲线底板2上截掉一段水平长度为八^所述0〈八1〈30!11，剩余的曲线底板即为截断曲线底板9。如图7所示，为图6中的截断曲线底板9在不同库水位泄流条件下的水舌示意图，相比于图4，在低、中低、中高、高库水位下水舌下缘曲线3、4、5、6落点较远，且冲击点底坡较陡。如图8所示，在现有所述一具体工程中曲线底板2的抛物线方程式为Y = X2/400的基础上，对曲线底板2截断Λ x=10m后，即截断曲线底板9的抛物线方程式为Y =(Χ+10)2/400，在低、中低、中高、高库水位泄流条件下，所测得空腔回水实测点11，以及计算所得水舌落点范围12为18. 5m。如图9所示，对曲线底板2截断Λ x=10m后，在高库水位泄流条件下所得截断曲线底板9压强的试验值，其中最大压强为6. 25m水柱。
具体实施例方式下面结合附图并用实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不意味着对本发明保护内容的任何限定。实施例I根据现有某工程龙抬头明流冲沙洞，冲沙洞由进水段，龙抬头段和直线段组成，闸室出口尺寸2. 5mX 2. 5m,闸室底板为平坡，闸室底板高程768m，掺气坎位于闸室射流出口处，跌坎高度为O. 4m，龙抬头抛物线段底板采用的抛物线方程为Y=X2/400，则底板方程为Z=767.6 - X2/400，龙抬头段中直线段的坡度i = O. 35，反弧段半径R = 50m。选用4个不同流量，分别为 107.6 m3/s、154.5 m3/s、173.4 m3/s、192.4 m3/s，对应的库水位为 789.6m、809.5 m、818. 7 m ,829.8 m，分别称为低、中低、中高、高库水位工况，如表I所示。表I试验工况表
权利要求
1.一种截断曲线底板，其特征在于是将原曲线底板(2)的起始点的一段水平距离截掉，然后以截断点作为截断曲线底板(9)新的起始点，其余的部分作为泄槽底板。
2.根据权利要求I所述的截断曲线底板，其特征在于所述将原曲线底板(2)的起始点的一段水平距离截掉，是在原曲线底板(2)的起始点的一段水平距离上截掉一段水平长度八^所述0〈八1〈30!11，则剩余的曲线底板(2)即为截断曲线底板(9);此时截断曲线底板(9)的抛物线方程式表示为下式 Y = k (Χ+Δχ) 2(2) 其中，k为抛物线系数，X为水平距离，ΛΧ为原曲线底板(2)上截掉的一段水平长度。
3.根据权利要求I或2所述的截断曲线底板，其特征在于随着所述截掉的水平长度Δχ越长，剩余的截断曲线底板(9)也越陡，即水舌落点的底坡也越陡，且截断曲线底板(9)的起始位置就具有相对较陡的坡度。
全文摘要
本发明涉及一种截断曲线底板，属于水利水电工程技术领域。所述截断曲线底板是将原曲线底板的起始点的一段水平距离截掉，然后以截断点作为截断曲线底板新的起始点，其余的部分作为泄槽底板。即在原曲线底板的起始点的水平距离上截掉一段水平长度Δx，所述Δx>0，而剩余的曲线底板即为截断曲线底板。本发明的截断曲线底板在水利工程泄水建筑物中使用时，与原曲线底板相比，在低、中低、中高、高库水位泄流条件下水舌落点范围较大，且水舌冲击点范围的底坡较陡；因此，可降低水舌对底板的冲击力，且水流更能够向下游流动，有利于抑制和改善空腔回水问题。
文档编号E02B8/06GK102776868SQ201210268460
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者刘善均, 卫望汝, 张建民, 张法星, 曲景学, 王文, 王韦, 田忠, 白瑞迪, 胡小禹, 许唯临, 谭乔木, 邓军 申请人:四川大学