专利名称:一种分流式挑流消能工的制作方法
技术领域:
本实用新型属于水利水电工程设施技术领域,涉及一种用于保障大坝、水闸等水利水电工程枢纽建筑物安全的分流式挑流消能工。
背景技术:
在水利水电工程泄水建筑物的水力设计中,泄洪消能始终是其主要关键技术或重大技术难题之一。这不仅是由于泄洪消能建筑物的工程成本较大,同时也由于妥善处理泄洪消能问题能够防止携带巨大能量的下泄水流刷深河槽及冲毁河堤,甚至使泄水建筑物受到冲刷破坏进而危及大坝等枢纽建筑物的安全。对泄水建筑物下游水力设计而言,其主要任务之一就在于选择适当的消能措施(消能工),使之在下游较短距离内消除余能,并使下泄的高速集中水流能够安全地转变为下游的正常缓流,以保证建筑物的安全。现有消能措施中的一种基本消能类型是挑流式消能,它的原理是根据下泄水流动能较大的特点,利用挑流鼻坎消能工的结构型式,将水流先抛射到空中,然后使之在距坝址或泄水建筑物出口较远处落入河槽后,与下游水流相衔接,此种方式称为挑流衔接。挑流衔接时,水流经挑流鼻坎抛入空中,掺入大量空气,形成逐渐扩散的水舌,跌入下游水体以后,水舌继续扩散,并在主流前后形成两个旋滚,当潜入水股的冲刷能力大于河床抗冲能力时则冲刷河床形成冲坑;当冲坑达到一定深度时,水流的余能绝大部分消耗于坑内水体的紊动摩擦中,这时冲坑保持稳定状态。这样一来利用水舌在空中和下游水垫中消能,二来由于水流被尽量挑离建筑物,落入河槽后的冲坑也会不危及建筑物的安全。目前本领域公知的传统类型挑流消能工虽具有工程结构简单、工程量小、投资省、无需修建大量的河床防护工程以及便于维修等诸多优点,但在实际应用中,仍还存在有功能不够强大、应用形式单调、对下泄水流导向性不强以及出射水流的横向扩散轨迹不够理想的缺陷,在一定程度上制约了挑流消能的推广应用,因此依然有待于对其结构做出进一步的改进和完善。
实用新型内容本实用新型的目的在于对现有技术做出进一步的改进,提供一种设计结构更趋合理、功能强大、灵活性好、易于得到推广应用的分流式挑流消能工。用于实现上述发明目的的技术解决方案是这样的:所提供的分流式挑流消能工包括一个衔接于岸边泄水建筑物出口和下游河道之间的由两侧弯道边墙和底板组成的弯道泄槽,在弯道外边墙下游出口段的内侧面接出一段顶面低于边墙墙高且尾部宽厚的曲面直墙,在曲面直墙的内侧顶至外侧边线间设置有一个内低外高的三角形贴体,在弯道泄槽出口段处横设有一道顶面高凸于弯道泄槽底板的挑坎。本实用新型的技术解决方案还包括:三角形贴体表面是斜平面或扭曲面。本实用新型的技术解决方案还包括:三角形贴体的上沿线与弯道外边墙的墙顶平齐或低于弯道外边墙的墙顶。[0009]本实用新型的技术解决方案还包括:在弯道泄槽出口段处设置的挑坎由圆弧形底板形成。本实用新型的技术解决方案还包括:在弯道泄槽出口段处设置的挑坎由表面为斜坡的梯形断面形成。本实用新型提出的分流式挑流消能工主要适用于岸边泄水建筑物如岸边溢洪道、岸边泄洪洞、拱坝的深孔或底孔,尤其适用于泄水道出口需要水流导向的泄水工程。该分流式挑流消能工利用弯道水流运动原理,通过对弯道边墙体型的特殊设计,将通过弯道下泄的水流按需要的比例分为两部分,一部分通过弯道泄槽,并按需要的导向角度和合理的直墙高度及其末端的挑坎以挑流方式使水流跌入下游河道;另一部分水流则按照设计者的意图越过弯道直墙沿一定形状的三角形贴体向下游做扩散运动并最终跌落于下游河道。与传统的挑流消能工相比,本实用新型所述的分流式挑流消能工更充分地运用了弯道水流的运动规律,它不但体型简单,也灵活多变,适应性很强,其最大的优点一是对下泄水流具有较强的导向性,二是出射水流具有较理想的横向扩散,这样它不但能较容易地解决工程关心的冲坑位置与冲坑深度的问题,而且对减轻下游河道的回流强度、水面波动、河岸淘刷有较大的贡献,功能(主要是水流导向性及水流横向扩散性功能)也更为强大,因而具有良好的实用性和较大的经济性,可以很好地实现设计者的意图(如水舌的形状、冲坑的位置等),极易得到推广和应用。
图1是本实用新型一个实施例的俯向平面结构示意图。图2是图1的侧向结构示意图。图3是图1的A-A剖面示意图。图4是图1的B-B剖面示意图。附图中各数字或字母标号分别表示:1 一弯道内边墙,2 —挑坎,3 —三角形贴体,4一弯道外边墙,5—曲面直墙;hl—曲面直墙上游端高度,h2—曲面直墙下游端高度,h3-三角形贴体末端高度,h4—外墙末端高度,hk—挑坎高度,ht-B-B剖面三角形贴体高度,bkl —挑坎顶宽度,bk2 —挑坎底宽度,Dl — B-B剖面曲面直墙厚度,D2—消能工外边墙厚度,Rl—内边墙圆弧半径,R2—曲面直墙圆弧半径,R3—外墙圆弧半径。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明,但本实用新型的具体实施形式并不仅限于下述的实施例。参见附图,本实用新型所述的分流式挑流消能工包括一个衔接于岸边泄水建筑物出口和下游河道之间的由弯道内边墙1、弯道外边墙4和底板组成的弯道泄槽,在弯道外边墙4下游出口段的内侧面接出一段曲面直墙5,在曲面直墙5的内侧顶至外侧边线间设置有一个内低外高的三角形贴体3,在弯道泄槽出口段处(即弯道泄槽末端)横设有一道挑坎2。在上述设计结构中,弯道内边墙I可做成为与弯道外边墙4内侧直墙向平行的圆曲线形直墙,也可做成使泄槽底宽沿程扩散的圆曲线形直墙;弯道内边墙I的位置可按该泄水道的总体布置确定,在边墙基础地质条件允许的情况下,尽量将该段做成扩散型,以减小下泄水流的单宽流量,弯道内边墙的高度可通过常规的水力计算确定。弯道泄槽出口段挑坎2的体型可采用传统的连续式挑坎计算方法进行确定,这个挑坎2可以由圆弧形底板形成,也可以由上游面为斜坡的梯形断面形成。研究结果表明,虽然折线型挑坎与圆曲线型挑坎二者均可选用,但前者对水流的横向扩散作用更强。弯道外边墙4的内侧圆曲面直墙5的半径R2可按照设计者的意图并结合下游河道的地形及地质条件确定,其原则是在水舌跌落点远离岸边及重要建筑物的情况下,导向角尽可能选用小角度,即圆曲线半径R2取用较大值,以便水流顺利入槽,减小河道回流范围;弯道外边墙4内侧的曲面直墙5高度仍要结合具体工程实际来确定,主要考虑弯道泄槽与三角形贴体3的流量分配比例,实现水舌横向水量分布均匀,从而减小冲坑深度。弯道外边墙内侧三角形贴体3的体型有两个方面,一是三角形贴体顶面形式,二是三角形贴体外沿高度。前者既可选用扭曲面,也可选用斜平面,根据具体情况确定,原则是尽可能简单。对于后者,由于贴体表面坡度不但影响分流比例,也对水流扩散有影响,因而不宜太高,即三角形贴体3的上沿线(h2+ht)与弯道外边墙4的墙顶(h4)平齐或 低于弯道外边墙4的墙顶(h4),一般低于弯道外边墙4的墙顶(h4)。
权利要求1.一种分流式挑流消能工,包括一个衔接于岸边泄水建筑物出口和下游河道之间的由两侧弯道边墙和底板组成的弯道泄槽,其特征是在弯道外边墙(4)下游出口段的内侧面接出一段顶面低于边墙墙高且尾部宽厚的曲面直墙(5),在曲面直墙(5)的内侧顶至外侧边线间设置有一个内低外高的三角形贴体(3),在弯道泄槽出口段处横设有一道顶面高凸于弯道泄槽底板的挑坎(2)。
2.根据权利要求1所述的分流式挑流消能工,其特征是三角形贴体(3)表面是斜平面或扭曲面。
3.根据权利要求1所述的分流式挑流消能工,其特征是三角形贴体(3)的上沿线与弯道外边墙(4)的墙顶平齐或低于弯道外边墙(4)的墙顶。
4.根据权利要求1所述的分流式挑流消能工,其特征是在弯道泄槽出口段处设置的挑坎(2)由圆弧形底板形成。
5.根据权利要求1所述的分流式挑流消能工,其特征是在弯道泄槽出口段处设置的挑坎(2)由 表面为斜坡的梯形断面形成。
专利摘要本实用新型涉及一种用于保障大坝、水闸等水利水电工程枢纽建筑物安全的分流式挑流消能工,包括一个衔接于岸边泄水建筑物出口和下游河道之间的由两侧弯道边墙和底板组成的弯道泄槽,在弯道外边墙下游出口段的内侧面接出一段曲面直墙,在曲面直墙的内侧顶至外侧边线间设置有一个三角形贴体,在弯道泄槽出口段处横设有一道挑坎。本实用新型利用弯道水流运动原理将通过弯道下泄的水流按需要的比例分为两部分,一部分通过弯道泄槽,并按需要的导向角度以挑流方式使水流跌入下游河道;另一部分水流则按照设计者的意图越过弯道直墙沿三角形贴体向下游做扩散运动并最终跌落于下游河道。具有结构合理、功能强大、灵活性好、易于推广应用的优点。
文档编号E02B8/06GK203129107SQ20132009996
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者徐根海 申请人:西北农林科技大学