窄缝式双挑流鼻坎消能工的制作方法

本实用新型涉及一种水利水电工程的消能工，尤其是一种泄水建筑物出口段挑流消能工。

背景技术：

根据工程地质、地形、水文等条件，高速水流泄水建筑物出口挑坎体型设计不仅要使出挑水流顺利归槽，而且要尽量增大出挑水流扩散程度，以加大水流在空中的掺杂、紊动、摩擦消能以及减小水舌入水单位面积上的流量以达到降低水流对下游河道的冲刷能力。

在水流纵向扩散消能工中，窄缝消能是一种较好的消能工，峡谷高水头情况下泄水建筑物末端由边墙急剧收缩形成的窄缝挑坎是一种极具特色的新型消能工。急流通过收缩边壁时，形成冲击波，沿水深方向各质点的速度具有不同的倾角，愈近自由表面倾角愈大。水流出收缩段时，各质点沿不同方向在竖向立面中运动，导致射流在竖向立面中扩展，进而纵向扩散下落。显然，这种扩散是基于改变各质点的纵向速度分量，并由于流速的纵向分量远大于其横向分量，且纵向可利用的空间一般也远大于横向，故纵向扩散常比横向扩散充分，这就使得泄流使用窄缝挑流消能工有了广泛的应用前景。但现有的窄缝消能工在水流的扩散度方面仍然没有达到最理想的效果，仅仅依靠单一的窄缝挑流，水流的扩散仍然不够充分，进而掺气消能也不能充分发挥作用，对水垫的冲刷问题比较突出。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种进一步提高窄缝挑流消能工的纵向扩散程度，增加空中碰撞紊动掺气，减小水舌入水单位面积上的流量以达到降低水流对下游河道冲刷的窄缝式双挑流鼻坎消能工。

本实用新型解决其技术问题所采用的窄缝式双挑流鼻坎消能工，包括有内挑流鼻坎和内导流墙以及外挑流鼻坎和外导流墙构成的双挑流鼻坎消能工，所述内挑流鼻坎上表面的出口端向上翘曲，内导流墙设置在内挑流鼻坎的两侧，所述外挑流鼻坎上表面的出口端向上翘曲，外导流墙设置在外挑流鼻坎的两侧，内挑流鼻坎的出射角度大于外挑流鼻坎的出射角度。

进一步的是，所述的内导流墙和外导流墙由入水口到出水口均呈V型收缩状，且沿水流方向依次增高。

进一步的是，内挑流鼻坎上表面的出射角度大于外挑流鼻坎上表面的出射角度但不超过10度。

进一步的是，内挑流鼻坎设置在外挑流鼻坎的中间部位，窄缝由导流墙的V形收缩形成，导流墙进口段间距是出口段间距的3～5倍。

本实用新型的有益效果是：利用射流冲击原理，水流从坝顶流下来之后经过内导流墙分流之后，分别进入内挑流鼻坎和外挑流鼻坎经由出射口射出。内挑流鼻坎的水流首先经窄缝收缩由横长竖短的断面转变为横短竖长的断面在射流口射出，然后射流在空中纵向扩散开来，剧烈的翻滚和掺气使射流呈抛物状跌向水垫，外挑流鼻坎的水流经过窄缝收缩由横长竖短的断面转变为横短竖长的断面在射流口射出，然后在射流空中纵向扩散开来，剧烈的翻滚和掺气使射流呈抛物状射出，随后和前面内挑流鼻坎的出射水流在空中碰撞，碰撞后的水股最后跌入水垫中。

本实用新型窄缝式双挑流鼻坎消能工大大加大水流的纵向扩散度，通过空中扩散、碰撞，降低了单位面积的入水量，从而降低了挑流水舌对河床的冲刷能力。由于水流从内外两个窄缝挑流鼻坎射出，使得原来单一的窄缝挑流的纵向扩散度大大增加，通过挑射角度的设计和下泄流量的控制，可以让两股出射水流实现在空中碰撞，整个消能过程中的掺气将会更加充分，射流的碰撞本身也会耗散大量的动能，从而让出射水流跌入水塘前的动能大大减小，那么射流对水垫塘的冲击就会减小，意味着对下游的冲刷将大大减小。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的从坝顶顺水流方向俯视图。

图3是图2的A-A剖面图。

1—内挑流鼻坎；2—内导流墙；3—外挑流鼻坎；4—外导流墙。

具体实施方法

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了本实用新型窄缝式双挑流鼻坎消能工，该挑流消能工大大加大水流的纵向扩散度，增加水流空中碰撞紊动掺气，减小了挑流水舌对河床的冲刷深度。该挑流消能工适用于常见的各种水利水电工程重力坝或拱坝，尤其适用于溢流坝段消能工的建设及下游的消能防冲。

图1是本实用新型的实施例中的窄缝式双挑流鼻坎消能工的结构示意图。从图1可以看出，该窄缝式双挑流鼻坎消能工包括设置在该坝体反弧段的内挑流鼻坎（1）和设置在该内挑流鼻坎（1）两侧的内导流墙（2）。内导流墙（2）可将下泄水流分别引导进入内挑流鼻坎（1）和外挑流鼻坎（3）。参阅图1，内挑流鼻坎（1）的上表面出射角度大于外挑流鼻坎（3）的上表面出射角度。一般情况下，内挑流鼻坎（1）与外挑流鼻坎（3）之间的上表面出射角度差为5°～10°。

该窄缝式双挑流鼻坎消能工是在普通窄缝式挑流鼻坎（3）的中部区域，加入内挑流鼻坎（1）和内导流墙（2）。当然，一般情况下，该内挑流鼻坎（1）设置在该外挑流鼻坎（3）的中部区域。但不排除该内挑流鼻坎（1）的设置位置有一定程度的偏差，依然可将坝体下泄水流经过内导流墙（2）分流后扩散，则这样设置的内挑流鼻坎（1）也在本实用新型的保护范围内。

该窄缝式双挑流鼻坎消能工的消能原理如下：水流从坝顶流下来之后经过内导流墙（2）分流之后，分别进入内挑流鼻坎（1）和外挑流鼻坎（3）经由出射口射出。内挑流鼻坎（1）的水流首先经窄缝收缩由横长竖短的断面转变为横短竖长的断面在射流口射出，然后射流在空中纵向扩散开来，剧烈的翻滚和掺气使射流呈抛物状跌向水垫，外挑流鼻坎（3）的水流同样经过窄缝收缩由横长竖短的断面转变为横短竖长的断面在射流口射出，然后在射流空中纵向扩散开来，剧烈的翻滚和掺气使射流呈抛物状射出，随后和前面内挑流鼻坎（1）的出射水流在空中碰撞，碰撞后的水股最后跌入水垫中。

需要说明的是，根据上述的窄缝式双挑流鼻坎消能工的消能原理，内挑流鼻坎（1）、内导流墙（2）、外挑流鼻坎（3）和外导流墙（4）均进行了良好的体型设计，一般情况下，该挑流鼻坎（1）和挑流鼻坎（3）的体型参数可通过物理模型试验来确定，内导流墙（2）和外导流墙（3）的体型参数可通过物理模型试验来确定。

显然，上述实施例仅仅是为了清楚地说明本实用新型的举例，本实用新型不被上述实施例所限制，实施例仅是介绍了本实用新型的原理和构成，在本实用新型所涉及的领域内，在不脱离本实用新型原理的情况下还可以做出其他不同形式的变动，在此没有必要穷举，这些都在本实用新型所保护的范围内。