本发明涉及一种兼具大小泄量的泄槽结构，属于水利水电工程结构技术领域。
背景技术：
在水电工程设计中溢洪道一般选择校核标准和设计标准下的流量进行设计，必要时根据常遇洪水下的流量进行复核检验，此时溢洪道消能工段设计一般都满足要求，水流不会在消能工段壅积，水舌起挑较好，不会对基础内侧产生冲刷。但某些工程的溢洪道在实际运行中，闸门开启或关闭的瞬间出现宣泄小泄量流态差、水流紊乱、水舌不起挑等问题，造成工程损毁，产生不可预估的经济损失。
研究表明，泄流体型不变时，水流的起挑流速存在临界值，进水口和挑坎处的上下游落差一定时，水流重力势能转化为动能是一定的，当挑坎处的泄槽过宽时，单位面积上的断面比能降低，致使部分水流在挑坎反弧处形成壅积，超出边墙对基础形成一定的破坏。当减小泄槽宽度时，上述现象即刻消失，但泄槽宽度过窄不适合大流量泄流，因此需要一种可以同时应对大泄量与小泄量的结构型式，来适应此工况下的泄流。
中国专利cn105821814a公开了一种深槽式不积水挑坎形式，所述深槽,只能解决小流量在深槽部位壅水问题，却不能保证大泄量时深槽部位的水舌起挑，会导致大泄量时部分水流通过反弧直接挑出，而部分水流通过深槽不能起挑，直接沿内侧边坡下泄，对挑坎基础、边坡及下游造成严重冲刷。同时不对称的挑射水流在消能工段反弧与深槽的落差处容易产生空化空蚀问题，不利于挑坎的结构稳定。在应用时，需要对下游消力池底板、泄槽以及挑坎基础进行加固，势必增加工程造价和建设周期。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种兼具大小泄量的泄槽结构，以保障闸门开启关闭运行整个过程中泄流流态都比较稳定，水舌起挑较好，并可极大的避免槽内及挑坎处的空化空蚀问题，多方面保障工程安全，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种兼具大小泄量的泄槽结构，所述泄槽，以泄槽轴线对称布置，两侧设有边墙，泄槽底部设有小泄槽，小泄槽9的底部低于泄槽底板8的表面；泄槽入口处设有溢流段，泄槽出口处设有消能工段，消能工段标高低于溢流段标高；溢流段与消能工段之间经泄槽段连接；溢流段设有闸墩，闸墩与闸墩之间设有中闸门，闸墩与边墙之间设有边闸门；溢流段底部为曲面结构，曲面结构前端为控制曲面，曲面结构后端为反弧曲面，控制曲面与反弧曲面之间经斜面连接。
前述兼具大小泄量的泄槽结构中，所述泄槽两侧边墙之间的距离为b1，小泄槽的宽度为b2；且b2=(1/5～1/3)b1。
前述兼具大小泄量的泄槽结构中，所述泄槽两侧边墙的高度为h1，小泄槽的深度为h2；且h2=(1/5～1/3)h1。
前述兼具大小泄量的泄槽结构中，所述泄槽底板按1%坡度向小泄槽倾斜；小泄槽的横断面为梯形断面，梯形断面两侧墙坡度为1:0.3，梯形断面上沿与泄槽底板之间以及梯形断面下沿与小泄槽底面均为圆弧过渡连接，圆弧半径r=0.5m。
前述兼具大小泄量的泄槽结构中，所述消能工段为差动挑坎结构，消能工段的底面为双圆弧面；消能工段两边墙之间的泄槽底板圆弧半径为r2，消能工段底部的小泄槽底面圆弧半径为r1，且r1>r2。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明结构简单、适用性强、施工方便，不增加工程量和设计难度。通过溢流段的斜面结构降低中间部分泄槽段起点高程来形成小泄槽，在流量较小时，水流沿小泄槽安全泄流，流态稳定，不会产生水流壅积，对边墙不产生危害。本发明有效避免了因小流量泄流流态紊乱引起的挑坎基础淘刷、本岸边坡以及下游河床冲刷问题，达到小流量泄流稳定，水流及时归入消力池的目的。本发明的泄槽不仅有效改善了小流量泄流流态，保证小泄量水舌起挑，水流归入消力池，而且在大流量泄流时利用高低坎充分碰撞消能，优于连续型挑坎的消能效果，可在大型泄水建筑物中推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的a-a剖视图；
图3是图1的b-b剖视图；
图4是图1的c-c剖视图。
图中：1-溢流段、2-泄槽段、3-消能工段、4-闸墩、5-边墙、6-中闸门、7-边闸门、8-泄槽底板、9-小泄槽、10-泄槽轴线、11-控制曲面、12-斜面、13-反弧曲面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的一种兼具大小泄量的泄槽结构，如图1～4所示，所述泄槽以泄槽轴线10对称布置，两侧设有边墙5，泄槽底部设有小泄槽9，小泄槽9的底部低于泄槽底板8的表面；泄槽入口处设有溢流段1，泄槽出口处设有消能工段3，消能工段3标高低于溢流段1标高；溢流段1与消能工段3之间经泄槽段2连接；溢流段1设有闸墩4，闸墩4与闸墩4之间设有中闸门6，闸墩4与边墙5之间设有边闸门7；溢流段1底部为曲面结构，曲面结构前端为控制曲面11，曲面结构后端为反弧曲面13，控制曲面11与反弧曲面13之间经斜面12连接。泄槽两侧边墙5之间的距离为b1，小泄槽9的宽度为b2；且b2=(1/5～1/3)b1。泄槽两侧边墙5的高度为h1，小泄槽9的深度为h2；且h2=(1/5～1/3)h1。泄槽段两边的泄槽底板8按1%坡度向小泄槽9倾斜；小泄槽9的横断面为梯形断面，梯形断面两侧墙坡度为1:0.3，梯形断面上沿与泄槽底板8之间以及梯形断面下沿与小泄槽9底面均为圆弧过渡连接，圆弧半径r=0.5m。消能工段3为差动挑坎结构，消能工段3的底面为双圆弧面；消能工段3两侧边墙5之间的泄槽底板圆弧半径为r2，消能工段3底部的小泄槽9底面圆弧半径为r1，且r1>r2。
实施例
本例如图1～4所示。是一种兼具大小泄量的泄槽结构，整个结构以泄槽轴线10为中心线，左右对称布置，包括溢流段1、泄槽段2以及消能工段3。溢流段1包括控制曲面11、斜面12和反弧曲面13。控制曲面11按照规范进行设计，并保持每个闸孔反弧曲面11一致；斜面12控制泄槽段2的起点高程，通过不同斜面12的长度来设计不同闸孔的泄槽起点高程；反弧曲面13根据规范要求进行设计并使每个闸孔底部的反弧曲面13保持一致。小泄量时选择开启中闸门6，中闸门6开启泄流时，可保证小流量水流顺利归入中间的小泄槽9，闸门全部开启或者关闭过程中流量变化引起的小泄量也能充分归顺到中间的小泄槽9，以保证泄流安全。泄槽段2两边的泄槽底板8按1%的坡度向小泄槽9倾斜，小泄槽9断面采用梯形断面，梯形断面边墙坡度为1:0.3，梯形断面在上沿和底部采用圆弧与泄槽底板8和小泄槽9底面过渡连接，圆弧半径r=0.5m，以避免此处泄流时引起的空化空蚀问题。消能工段3类似差动挑坎体型，小流量通过小泄槽9泄流，水流不会在消能工段3产生壅积，水舌起挑较好，挑距适中；大泄量时小泄槽9与两侧边墙5之间同时泄流，水流在空中形成碰撞，提高消能率，保障下游安全。小泄槽9深度h2=(1/5～1/3)h1。小泄槽9宽度为单个或者多个闸孔宽度，并尽量保持小泄槽9宽度b2=(1/5～1/3)b1。消能工段3挑坎半径r1>r2，并通过计算确定最终r值。
具体实施时，通过斜面12长度使得泄槽段2的起点高程相差3m，反弧曲面13的半径为45m，设计每孔宽度3m，闸墩宽3m，泄槽宽度b2总计45m，小泄槽9宽度b1为16m，满足h2=(1/5～1/3)h1，消能工段3高坎半径r2为211m，低坎半径r1为400m，满足r1>r2，小泄槽9深度h2为3m，两侧边墙高度h1为15m，满足h2=(1/5～1/3)h1。