技术领域本发明涉及水利工程中泄水建筑物下游消能工挑流消能技术领域具体为一种差动式燕尾形挑坎。
背景技术：
挑流消能是在泄水建筑物的下游修建一挑坎，以利用下泄水流的巨大动能即流速，将水利挑入空中，然后降落在远离建筑物的下游。由于水流失去固体边界的束缚，于是在湍动及空中阻力的作用下先损失一小部分动能，而大部分能量则是在水舌进入下游水体后，与下游水体相互碰撞、混掺，加之水的粘滞性，在强剪切及强紊动的作用下将动能转化为热能而消耗掉。这种方式是中高水头泄水建筑物中常采用的一种效能方式，其最大的优点就是构造简单，便于维修，工程造价相对较少。现有的挑流消能的挑坎有：一般式挑坎，燕尾式挑坎，差动式挑坎，斜切式挑坎，窄缝式挑坎。燕尾式挑坎、窄缝式挑坎相对比较类似，当下游河道较窄时，为了避免水舌扩散对两岸造成冲刷，常采用这两种消能坎，但是窄缝式挑坎相对不太安全，容易对边壁造成破坏；而燕尾式挑坎只能束窄水流；斜切式挑坎却只能横向拉伸水流；差动式挑坎在水体入水时，仅仅增加了参气量。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种差动式燕尾形挑坎，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种差动式燕尾形挑坎，包括左侧反弧段挑坎、中间反弧段挑坎、右侧反弧段挑坎和前段泄槽；所述左侧反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎均为弧形结构，在左侧反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎的反弧段为半径R的上翘曲面；所述中间反弧段挑坎为半径为r的上翘曲面，并且左侧反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎的反弧段的半径R大于中间反弧段挑坎的半径为r；在左侧反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎的外侧以及左侧反弧段挑坎与中间反弧段挑坎之间、右侧反弧段挑坎与中间反弧段挑坎之间均竖立有侧墙，且左侧反弧段挑坎的侧墙长度L1、中间反弧段挑坎的侧墙长度L2和右侧反弧段挑坎的侧墙长度L3均相等；左侧反弧段挑坎、中间反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎段反弧的起点均在AB断面处，左侧反弧段挑坎的起始宽度和末尾宽度分别为a1和a2，中间反弧段挑坎的起始宽度和末尾宽度分别为b1和b2，右侧反弧段挑坎的起始宽度和末尾宽度分别为c1和c2；所述前段泄槽位于AB断面处的一侧。进一步，所述L1、L2、L3的关系为L1>L2>L3或L1<L2<L3。进一步，所述左侧反弧段挑坎和右侧反弧段挑坎的反弧段为半径R大于中间反弧段挑坎的半径为r。进一步，所述a1、a2、b1、b2、c1和c2的长度均能调节。与现有技术相比，本发明的有益效果是：差动式燕尾形复合挑坎具有像燕尾形和窄缝形挑坎束窄水流的类似效果，还具有差动式挑坎当水体后增加掺气量的效果，在水体脱离挑坎出现临空面时在空气阻力作用下损失一小部分动能，而且在这个过程中由于燕尾形挑坎的作用，水体会在临空面发生碰撞、撞击损失掉一部分能量。附图说明图1为本发明提供的差动式燕尾形复合挑坎俯视结构示意图；图2为本发明提供的差动式燕尾形复合挑坎剖视图和断面图；图3为图2中1处断面图；图4为本发明提供的差动式燕尾形复合挑坎L1>L2>L3实施例；图5为本发明提供的差动式燕尾形复合挑坎反弧半径R<r的水舌实施例。图中：1-左侧反弧段挑坎、2-中间反弧段挑坎、3-右侧反弧段挑坎、4-前段泄槽。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种差动式燕尾形挑坎，包括左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2、右侧反弧段挑坎3和前段泄槽4；所述左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3均为弧形结构，在左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3的反弧段为半径R的上翘曲面；所述中间反弧段挑坎2为半径为r的上翘曲面，并且左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3的反弧段的半径R大于中间反弧段挑坎2的半径为r；在左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3的外侧以及左侧反弧段挑坎1与中间反弧段挑坎2之间、右侧反弧段挑坎3与中间反弧段挑坎2之间均竖立有侧墙，且左侧反弧段挑坎1的侧墙长度L1、中间反弧段挑坎2的侧墙长度L2和右侧反弧段挑坎3的侧墙长度L3均相等；左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2和右侧反弧段挑坎3段反弧的起点均在AB断面处，左侧反弧段挑坎1的起始宽度和末尾宽度分别为a1和a2，中间反弧段挑坎2的起始宽度和末尾宽度分别为b1和b2，右侧反弧段挑坎3的起始宽度和末尾宽度分别为c1和c2；所述前段泄槽4位于AB断面处的一侧。作为本发明的优化技术方案：所述L1、L2、L3的关系为L1>L2>L3或L1<L2<L3。作为本发明的优化技术方案：所述左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3的反弧段为半径R大于中间反弧段挑坎2的半径为r。作为本发明的优化技术方案：所述a1、a2、b1、b2、c1和c2的长度均能调节。具体使用方式：本发明，该挑坎靠侧墙两侧的左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3均为半径为R的上翘曲面底板(俯视图为直角梯形)，而中部沿纵向部分的中间反弧段挑坎2半径为r的上翘曲面底板(俯视图为梯形)，两个曲面起点相切的位置相同AB(泄洪建筑物末端)，使形成半径R≠r的差动式挑坎，且R曲面底板两内边缘与r曲面底板两外边缘之间也设置有竖立的侧墙。本发明差动式燕尾形复合挑坎不仅能够使水流纵向拉伸，减轻入射水流对河床底板及岸边的冲击作用，而且还因为两个曲面的半径不同，构成了过流面横断面凹凸相间的结构，迫使水流底部在挑坎处和在脱离挑坎处都发生了撞击和混流，同时挑坎出射角度不同，入水角度也不同，增强了底部的紊动，从而卷席更多的空气，增加水流底部的参气浓度。虽然本发明机理比较复杂，但是结构相对简单，保障了挑坎免遭破坏，对河床及岸边边坡起到了重要的保护作用。如图4所示，本实施例给出的差动式燕尾形复合挑坎，其构成为前段泄槽4、左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2、右侧反弧段挑坎3；其中左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3反弧段为半径R＝60m的上翘曲面，中间反弧段挑坎2为半径为r＝45m的上翘曲面；除了反弧1、3段外侧竖立的侧墙外，1、3段内侧与反弧2段之间也设有侧墙，且L1＝20m、L2＝15m、L3＝10m；左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2和右侧反弧段挑坎3段反弧的起点都在AB断面处。如图5所示，本实施例给出的差动式燕尾形复合挑坎，其构成为前段泄槽4、左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2、右侧反弧段挑坎3；其中左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3反弧段为半径R＝45m的上翘曲面，反弧段2为半径为r＝60m的上翘曲面；除了反弧左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3段外侧竖立的侧墙外，左侧反弧段挑坎1和右侧反弧段挑坎3段内侧与中间反弧段挑坎2段之间也设有侧墙，且L1＝L2＝L3＝20m；左侧反弧段挑坎1、中间反弧段挑坎2和右侧反弧段挑坎3段反弧的起点都在AB断面处。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。