本实用新型属于泄水建筑技术领域，提供一种用于转弯泄洪槽的异型导流装置，该异形导流结构可用于转弯泄洪槽导流、消能，能够改善下游水流流态及保障水电站厂房、泄水建筑物等水利工程设施安全。
背景技术：
在现有技术中，关于导流设施的体型设计主要有流线型和折线形两种，而目前存在的导流设施在实际应用中存在的显著不足之处在于：1)作用及应用领域单一，不具有消能作用，对于转弯泄槽的导流及消能效果较差；2)墩头受力复杂，易引起墩体结构振动；3)墩身受压大，对墩体材料强度要求高，建造成本高；4)适用流量及流速范围小，制约水库管理运行；5)墩身体型过于复杂，不便于工程实际施工。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种设计及受力简单、结构合理、可应用于转弯泄洪槽的异形导流墩体结构，该结构兼具引导水流及消除余能的作用，在保证下泄水流顺利进入主河道，改善下游斜流回流现象的同时，利用其特有的体型特点，通过挑射作用消除余能，保护河床和岸坡。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：受地形限制及技术水平等诸多因数影响，部分水库泄槽段与主河道轴线存在一定的偏角。为实现下泄水流与主河道的平顺连接,其间的泄槽段在平面上常设置为转弯泄槽。转弯泄槽存在这样的问题：受泄槽转弯段拐弯半径影响，若弯道转角半径偏小，致使水流转弯过急，易造成泄槽转弯段凹岸水面雍高，边墙高度不满足规范要求，并对下游河床及岸坡造成冲刷破坏。
一种用于转弯泄洪槽的异型导流装置，包括一个转弯泄槽段和多个相同结构的异形导流结构，异形导流结构平行铺设在泄槽出口段，自挑坎前延伸至挑流鼻坎末端。异形导流结构根据上游来流在泄槽出口处的偏移方向、流速、流态，设计异形导流结构在泄槽出口处的间距，具体为：分布于两侧的导流墩与泄槽边墙距离较窄，以保证水流集中于泄槽中部下泄进入主河道。
所述的异形导流结构包括半椭圆柱形墩体、中部墩体、折线形墩体三部分，三者为一体结构；半椭圆柱形墩体分布于挑坎前，折线形墩体分布于挑坎上，中部墩体作为两者的衔接段位于半椭圆柱形墩体和折线形墩体之间。折线形墩体包括两部分，分别为位于挑流鼻坎之前的部分墩体，位于挑流鼻坎之上的部分墩体。
所述的半椭圆柱形墩体与来流方向一致，其侧视图为直角梯形。中部墩体与半椭圆柱形墩体相连，二者轴线均平行于泄槽纵轴线，其侧视图为直角梯形。折线形墩体为等高等厚结构，折角即为转弯泄槽转角，墩体与转弯泄槽纵轴同向。半椭圆柱形墩体的高度由H1线性增加至H2，横轴长度与中部墩体的厚度相等；中部墩体的高度由H2线性增高至H2；折线形墩体高度为H3；H1、H2、H3的取值原则为：H1取为来流水深的2倍，并以0.5的斜率线性增高至H2，H2以0.5的斜率线性增高至H3。
本实用新型的工作过程：溢洪道泄洪时，水流沿着泄洪槽1倾泻而下，在抵达导流结构时，通过与来流同向的半椭圆柱体，结合墩体平面铺设距离，下泄水流被分为4个部分。其中，半椭圆有助于减小来流冲击应力，再由中部墩体高度的变化，因势利导将水流挑起，巨大扇形的射流水舌增加了空气与水流的接触面，有效的利用了泄槽出口纵向空间，使空中消能显著增强。水舌落入下游河道与水体充分混掺，使水能梯级传递耗散，极大削弱了高速水能。折线形墩体坎前部分为高度为H2的长方体，起到了很好的缓冲作用，减少撞击到坎上墩体的挑射水流，避免造成因水压过大而失稳的现象。坎上墩体轴线与挑坎及主河道轴线平行，使高速集中水流与下游河道中的水流平顺连接，顺利进入主河道。同时结合鼻坎的挑流消能作用，确保下游河床、岸坡及建筑物等免遭冲刷破坏，有效的解决了泄水建筑物下游消能防冲的问题。
本实用新型导流结构的有益效果在于：1)墩体设计简便、易于工程施工。2)墩头受力简单，墩身与泄槽及挑坎贴合，墩体结构稳固。3)在利用导流结构使下泄水流转向分流，改善下游河床斜流、回流及淘刷现象的同时，通过异形墩体的挑射作用，使得下泄水流在流经挑坎之前，横向分流的同时纵向扩散，极大地消除水流余能，即使水流余能一部分在空中消散，另一部分在水舌落入下游河道后通过水流的剧烈紊动而消除；进而保证下泄水流顺利导入下游的同时，分散下泄水流的动能，对下游河床和岸坡的危害达到最小，由此而减轻下游的防护工作，带来较大的经济效益。
附图说明
图1(a)为挑流鼻坎前段墩体压强测点位置示意图；
图1(b)为置于挑流鼻坎上部的墩体压强测点位置示意图；
图2为校核水位674.38m表孔底孔联合泄流下游冲坑等高线图；
图3为设于泄槽出口段的本实用新型导流结构示意图；
图4为本实用新型提供的导流结构的放大示意图；
图5为导流结构右岸侧视图；
图6是导流结构俯视图；
图中：1转弯泄槽；2异形导流结构；3转弯泄槽边墙；21半椭圆柱形墩体；22中部墩体；23折线形墩体；231挑流鼻坎之前的部分墩体；232挑流鼻坎之上的部分墩体。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
一种用于转弯泄洪槽的异型导流装置，包括一个转弯泄槽段1和三个相同结构的异形导流结构2，异形导流结构2平行铺设在泄槽出口段，自挑坎前延伸至挑流鼻坎末端。所述的异形导流结构2包括半椭圆柱形墩体21、中部墩体22、折线形墩体23三部分，三者为一体结构；半椭圆柱形墩体21分布于挑坎前，折线形墩体23分布于挑坎上，中部墩体22作为两者的衔接段位于半椭圆柱形墩体和折线形墩体之间。折线形墩体23包括两部分，分别为位于挑流鼻坎之前的部分墩体231，位于挑流鼻坎之上的部分墩体232。
如图3所示，本实用新型包括置于泄槽出口段，按照2:2.5:2.5:1的间距平行铺设的三个导流结构。该导流装置底部均与泄槽出口段紧密相接，自挑坎前延伸至挑流鼻坎末端。
如图4所示，本实用新型导流结构按照与挑坎的相对位置分为两部分：坎前墩体分为半椭圆和直角梯形墩体两部分。所述的半椭圆墩体，高度由H1以0.5的斜率线性增加至H2，横轴与长方体墩体厚度L1相等；直角梯形墩体高度由H2，以0.5的斜率，线性增加至H3。坎上墩体为侧面图为长方形的折线形墩体，其高度为H3，厚度为L1，折角位于泄槽底板与挑流鼻坎交界处，角度与转弯泄槽转角相同。
在实验中设计者观察到：在校核水位674.38m、流量达1357.79m3/s时，按照以上所述三个导流转向冲击墩的位置及尺寸，实测三个导流转向冲击墩上的压强值列于表1，压强测点位置如图1(a)、图1(b)所示，压力测点位置安装压力传感器，将(a)、(b)两个墩体按其高度均分为上中下三个部分，每部分按照横向距离均匀设置两个压力测点，整个异形导流墩共设置十二个压力测点，以精确测量墩体所受水压力。
表1导流结构部分点压强实测值表
按工程坝址处地质剖面图及各岩土层分布，分层铺设模型砂料进行动床断面模型试验研究，模拟下游河道，实测下游冲坑等高线图及地形云图如图2。由以图2、表1可知，该导流结构所受压力及下游冲坑形态均符合设计要求。