专利名称：双翅式组合挑流消能工的制作方法
技术领域：
本发明属于泄洪消能设施，特别涉及一种用于狭窄河谷地形、与水垫塘配套的消能工。
背景技术：
在狭窄河谷修建水电站，与水垫塘配套的消能工通常包括中心溢流槽、依次位于中心溢流槽两侧的溢流边槽和放水底孔，现有此类消能工或仅在中心溢流槽出口设置对称的扩散跌坎，或仅在溢流边槽出口设置收縮窄缝挑坎，因而其下游水垫塘的宽度较大。在修建水垫塘时要对下游岸坡进行开挖，由于两边岸坡陡峻，修建水垫塘不仅施工难度大，而且开挖量相当大，因此增加了工程的投资和工期。特别是下游河道出现转弯的情况时，水流归槽困难，会对下游河岸产生比较严重的冲刷，增加防护工程量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双翅式组合挑流消能工，以减小其下游水垫塘的宽度，改善水垫塘水流流态，节约工程成本和工期。 本发明的技术方案对现有用于狭窄河谷地形的消能工进行改进，在所述消能工的出口将三种不同形式的挑坎有机结合，充分发挥各自的优势，形成一种双翅式组合挑流消能工。具体方案为1、在中心溢流槽出口设置平面扩散连续跌坎，使中心溢流槽内的水流水舌横向拉开，增大水舌进入水垫塘的入水宽度，减小入水单宽流量，拉开与两侧溢流边槽内的水流水舌进入水垫塘的落点间距。2、在位于中心溢流槽两侧的溢流边槽的出口设置收縮窄缝挑坎，使溢流边槽中水流水舌进入水垫塘的落点拉开，增加入水纵向长度和入水角，减小入水单宽流量。3、在位于两溢流边槽外侧的放水底孔出口设置扭曲贴角挑坎，将两放水底孔中的水流抛向中心溢流槽下游方向，像双翅一样落入水垫塘中部，以减小下游水垫塘的宽度。 本发明所述双翅式组合挑流消能工中，中心溢流槽出口设置的平面扩散连续跌坎的边壁圆弧面半径R4以水流不脱离该边壁为限，中心溢流槽出口设置的平面扩散连续跌坎的长度L7以使该跌坎的出口宽度B2达到结构允许的最大值为限(所述"结构允许"是指中心溢流槽出口的两边墙厚度满足强度要求)。 本发明所述双翅式组合挑流消能工中，两溢流边槽出口设置的收縮窄缝挑坎的长度L5 = 2B3 5 B3、出口宽度B4 = 0. 2B3 0. 5 B3，所述B3为溢流边槽的宽度。
本发明所述双翅式组合挑流消能工中，放水底孔出口设置的扭曲贴角挑坎由位于放水底孔出口的贴角扭面和放水底孔出口的弧形内边墙、弧形外边墙组成，扭曲贴角挑坎的长度L3 = 5B9 15 B9，放水底孔出口的弧形内边墙半径Rl = 1 L3 5 L3，放水底孔出口的弧形外边墙半径R3 = 1 L3 3 L3，贴角扭面与放水底孔底板的接触曲线半径R2 =0. 5L3 3 L3，所述B9为放水底孔明流泄槽的宽度。
本发明具有以下有益效果
1、由于本发明所述双翅式组合挑流消能工的出口是三种不同形式挑坎的有机结 合，因而实现了挑流水舌在较小范围里充分扩散，使水流进入下游水垫塘的范围更加合理， 从而既能减小水垫塘宽度，又能改善水垫塘水流流态。 2、由于减小了水垫塘宽度，因而在修建水垫塘时，开挖量减少，施工难度减小，有 利于节约工程投资和工期。
图1是本发明所述双翅式组合挑流消能工的一种平面布置图； 图2是本发明所述双翅式组合挑流消能工中的放水底孔出口设置的扭曲贴角挑
坎的放大图； 图3是图1的A-A剖视图，描述中心溢流槽的形状、构造；
图4是图1的B-B剖视图，描述溢流边槽的形状、构造；
图5是图1的C-C剖视图，描述放水底孔的形状、构造； 图6是图1的D-D剖视图，描述中心溢流槽、溢流边槽和放水底孔出口处的形状、 构造； 图7是图1的E-E剖视图，描述中心溢流槽出口设置的平面扩散连续跌坎起始处 的的形状、构造； 图8是与现有消能工配套的水垫塘的一种剖面图； 图9是与本发明所述双翅式组合挑流消能工配套的水垫塘的一种剖面图。
图中，1-放水底孔、2_溢流边槽、3_中心溢流槽、4_扭曲贴角挑坎、5_收縮窄缝挑 坎、6-平面扩散连续跌坎、7-贴角扭面、8-与现有消能工配套的水垫塘边壁、9-与本发明所 述双翅式组合挑流消能工配套的水垫塘边壁、10-中心溢流槽水流的入水范围、11-溢流边 槽的水流入水范围、12_放水底孔的水流入水范围、13_原地面线.Rl-放水底孔出口的弧形 内边墙半径、R2-贴角扭面与放水底孔底板的接触曲线半径、R3-放水底孔出口的弧形外边 墙半径、R4-平面扩散连续跌坎的边壁圆弧面半径、Ll-放水底孔有压段长度、L2-放水底 孔明流泄槽段长度、L3-放水底孔出口设置的扭曲贴角挑坎长度、L4-溢流边槽的明流泄槽 段长度、L5-溢流边槽出口设置的收縮窄缝挑坎长度、L6-中心溢流槽的明流泄槽段长度、 L7-中心溢流槽出口设置的平面扩散连续跌坎长度、Bl-中心溢流槽宽度、B2-平面扩散连 续跌坎的出口宽度、83-溢流边槽的宽度、84-收縮窄缝挑坎的出口宽度、85-放水底孔出口 外边墙的宽度、86-收縮窄缝挑坎出口处边墩的厚度、87-收縮窄缝挑坎出口处中隔墩的厚 度』8-放水底孔外边墙的宽度、89-放水底孔明流泄槽的宽度、810-放水底孔内边墙宽度、 Bll-溢流边槽外边墩厚度、B12-溢流边槽中隔墩的厚度、B13-与现有消能工配套的水垫塘 的宽度、B14-与本发明所述双翅式组合挑流消能工配套的水垫塘的宽度、Hl-收縮窄缝挑 坎出口处的高度、H2-平面扩散连续跌坎出口处的高度、H3-放水底孔明流泄槽段在图1中 E-E位置处的高度、H4-溢流边槽的明流泄槽段在图1中E-E位置处的高度、H5-中心溢流 槽的明流泄槽段在图1中E-E位置处的高度。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明所述双翅式组合挑流消能工的结构作进一步说明。
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本实施例中的双翅式组合挑流消能工根据某水电站枢纽工程设计，此电站地处狭 窄河谷地段，两岸岸坡陡峻，水电站下游接水垫塘，水垫塘后河道有一个向左23度的转角。
本实施例中的双翅式组合挑流消能工的结构如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7 所示，包括中心溢流槽3、分别位于中心溢流槽两侧的结构、尺寸相同的两溢流边槽2、分别 位于两溢流边槽外侧的结构、尺寸相同的两放水底孔1。所述中心溢流槽3出口设置有平面 扩散连续跌坎6，所述两溢流边槽2的出口设置有收縮窄缝挑坎5，所述两放水底孔1的出 口设置有将水流抛向中心溢流槽下游方向的扭曲贴角挑坎4，扭曲贴角挑坎4由位于放水 底孔出口的贴角扭面7和放水底孔出口的弧形内边墙、弧形外边墙组成。本实施例所述双 翅式组合挑流消能工的有关尺寸如下
1、中心溢流槽的有关尺寸 中心溢流槽3的宽度Bl = 31m，平面扩散连续跌坎的出口宽度B2 = 38. 7m，平面 扩散连续跌坎出口处的高度H2 = 47m，明流泄槽段长度L6 = 95. 6m，明流泄槽段在图1中 E-E位置处的高度H5 = 24. 5m，平面扩散连续跌坎6的长度L7 = 38. 9m，平面扩散连续跌坎 的边壁圆弧面半径R4 = 200m。
2、两溢流边槽的有关尺寸 溢流边槽2的宽度B3 = 13m，外边墩的厚度B11 = 4m，中隔墩的厚度B12 = 5m，收 縮窄缝挑坎的出口宽度B4 = 4m，收縮窄缝挑坎出口处的高度H1 = 33. 3m，收縮窄缝挑坎出 口处边墩的厚度B6 = 9. 8m，收縮窄缝挑坎出口处中隔墩的厚度B7 = 5. 7m，明流泄槽段长 度L4 = 107. 2m，明流泄槽段在图1中E-E位置处的高度H4 = 25. lm，收縮窄缝挑坎的长度 L5 = 27. 4m。 3、两放水底孔的有关尺寸 放水底孔1的有压段长度Ll = 56m，明流泄槽段长度L2 = 47m，明流泄槽的宽度 B9 = 5m，外边墙的宽度B8 = 9. 6m，内边墙宽度B10 = 5m，明流泄槽段在图1中E-E位置处 的高度H3 = 19. 2m，扭曲贴角挑坎的长度L3 = 37. 7m，放水底孔出口外边墙的宽度B5 = 18. lm，放水底孔出口的弧形内边墙半径Rl = 80m，放水底孔出口的弧形外边墙半径R3 = 65m，贴角扭面与放水底孔底板的接触曲线半径R2 = 30m。 与本实施例所述双翅式组合挑流消能工配套的水垫塘如图9所示，水垫塘的宽度 B14 = 86m。与本实施例尺寸相同的现有消能工配套的水垫塘如图8所示，水垫塘的宽度 B13 = 114m。 从图8、图9可以看出，使用本实施例所述双翅式组合挑流消能工，其配套的水垫 塘的宽度可减小28m，因而能降低施工难度、节约工程造价和縮短工期。试验表明，本发明所 述双翅式组合挑流消能工将水流挑向河道中间，使水流水舌分散落入水垫塘，因而增大了 消能效果，改善了水流与下游河道的衔接，减少了水流对下游河道的冲刷。
权利要求
一种双翅式组合挑流消能工，包括中心溢流槽(3)、依次位于中心溢流槽两侧的溢流边槽(2)和放水底孔(1)，其特征在于所述中心溢流槽(3)出口设置有平面扩散连续跌坎(6)，所述溢流边槽(2)出口设置有收缩窄缝挑坎(5)，所述放水底孔(1)出口设置有将水流抛向中心溢流槽下游方向的扭曲贴角挑坎(4)。
2. 根据权利要求1所述的双翅式组合挑流消能工，其特征在于所述中心溢流槽出口设 置的平面扩散连续跌坎(6)的边壁圆弧面半径R4以水流不脱离该边壁为限，所述中心溢流 槽出口设置的平面扩散连续跌坎(6)的长度L7以使该跌坎的出口宽度B2达到结构允许的 最大值为限。
3. 根据权利要求1或2所述的双翅式组合挑流消能工，其特征在于所述溢流边槽出口 设置的收縮窄缝挑坎(5)的长度L5 = 2B3 5B3、出口宽度B4 = 0. 2B3 0. 5B3，所述B3 为溢流边槽(2)的宽度。
4. 根据权利要求1或2所述的双翅式组合挑流消能工，其特征在于所述放水底孔出口 设置的扭曲贴角挑坎(4)由位于放水底孔出口的贴角扭面(7)和放水底孔出口的弧形内边 墙、弧形外边墙组成，扭曲贴角挑坎(4)的长度L3 = 5B9 15B9，放水底孔出口的弧形内边 墙半径Rl = 1L3 5L3，放水底孔出口的弧形外边墙半径R3 = 1L3 3L3，贴角扭面(7) 与放水底孔底板的接触曲线半径R2 = 0. 5L3 3L3，所述B9为放水底孔(1)明流泄槽的宽 度。
5. 根据权利要求3所述的双翅式组合挑流消能工，其特征在于所述放水底孔出口设置 的扭曲贴角挑坎(4)由位于放水底孔出口的贴角扭面(7)和放水底孔出口的弧形内边墙、 弧形外边墙组成，扭曲贴角挑坎(4)的长度L3 = 5B9 15B9，放水底孔出口的弧形内边墙 半径Rl = 1L3 5L3，放水底孔出口的弧形外边墙半径R3 = 1L3 3L3，贴角扭面(7)与 放水底孔底板的接触曲线半径R2 = 0. 5L3 3L3，所述B9为放水底孔(1)明流泄槽的宽 度。
全文摘要
一种双翅式组合挑流消能工，包括中心溢流槽、依次位于中心溢流槽两侧的溢流边槽和放水底孔，所述中心溢流槽出口设置有平面扩散连续跌坎，所述溢流边槽出口设置有收缩窄缝挑坎，所述放水底孔出口设置有将水流抛向中心溢流槽下游方向的扭曲贴角挑坎。此种消能工可减小其下游水垫塘的宽度，改善水垫塘水流流态，节约工程成本和工期。
文档编号E02B8/06GK101713183SQ200910216258
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者任成瑶, 刘善均, 张宗亮, 张建民, 戈莉琼, 曲景学, 李云, 李忠, 李进, 杨宜文, 牛志攀, 王韦, 田忠, 许唯临, 邓军, 陈剑刚, 雷刚 申请人:四川大学