高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，包括：第一側邊墻、第二側邊墻、邊墻小貼角和底板；所述窄縫挑坎結構末端收縮同時設置有所述邊墻小貼角；窄縫挑坎的收縮比為0.3～0.45；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻之間收縮使水舌在豎向和頁河向擴散消能，所述邊墻小貼角防止散裂水舌干砸本岸；所述窄縫挑坎結構控制水舌落點范圍位于河槽中心范圍。本實用新型充分利用了窄縫挑流空間分散消能的特點，簡化了高陡狹窄河谷泄水建筑物的消能結構及岸坡防護措施，有效地減少了沖坑深度和岸邊流速，從而大大降低了對岸坡和河床基礎的防護要求，減輕了對生態(tài)環(huán)境和樞紐區(qū)岸坡的影響和破壞，減小了工程量和工程投資。
【專利說明】高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水利水電工程的泄水消能結構【技術領域】，尤其涉及一種高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構。
【背景技術】
[0002]高陡狹窄河谷的泄水建筑物一般采用直邊墻窄縫挑流消能，邊墻頂高程按最高水面線加安全加高確定，其邊墻高度常達20m以上，由于挑坎結構不合理，工程布置上也難于實施，且挑流集中水舌經(jīng)常頂沖對岸，或散裂水舌干砸本岸，沖坑較深，岸邊水流流速較大。不僅工程建設期泄水建筑物消能結構及岸坡防護措施的工程量大，投資高，且運行期泄洪消能會嚴重影響樞紐建筑物的安全，易導致岸坡失穩(wěn)或泄水建筑物消能結構破壞。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種結構簡單且消能充分，能有效減輕對樞紐建筑物影響和破壞的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，從而解決現(xiàn)有技術中存在的前述問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0005]一種高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，包括:第一側邊墻、第二側邊墻、邊墻小貼角和底板；所述窄縫挑坎結構末端收縮同時設置有所述邊墻小貼角；窄縫挑坎的收縮比為0.3?0.45 ;所述第一側邊墻和所述第二側邊墻之間收縮使水舌在豎向和頁河向擴散消能，所述邊墻小貼角防止散裂水舌干砸本岸；所述窄縫挑坎結構控制水舌落點范圍位于河槽中心范圍。
[0006]優(yōu)選的，所述第一側邊墻和所述第二側邊墻為非對稱式結構。
[0007]優(yōu)選的，所述第一側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第二側邊墻的迎水面為圓弧墻或者所述第二側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第一側邊墻的迎水面為圓弧墻；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部為直坡或斜坡或折坡形狀，且所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部高程低于水面線；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的末端對齊或錯開布置。
[0008]優(yōu)選的，所述圓弧墻為大半徑的圓弧墻。
[0009]優(yōu)選的，所述圓弧墻是圓弧半徑為30m以上的圓弧墻。
[0010]優(yōu)選的，所述邊墻小貼角布置在所述第一側邊墻側或者布置在所述第二側邊墻側。
[0011]優(yōu)選的，所述邊墻小貼角相切布置在所述第一側邊墻下游或者所述第二側邊墻下游。
[0012]優(yōu)選的，所述邊墻小貼角為小半徑的低矮圓弧墻或直邊墻。
[0013]優(yōu)選的，當所述邊墻小貼角為低矮圓弧墻時其圓弧半徑為2m?5.5m。
[0014]優(yōu)選的，所述底板為平坡或俯角<-10°的負坡。
[0015]本實用新型的有益效果是:[0016]通過合理設置泄水建筑物的窄縫挑坎結構，利用水流慣性降低了邊墻高度，使水舌在豎向和頁河向充分拉開擴散消能，提高了空中消能率，避免了集中水舌頂沖對岸、散裂水舌干砸本岸，使水舌落點范圍位于河槽中心，有效地減少了沖坑深度和岸邊流速，從而大大降低了對岸坡和河床基礎的防護要求。本實用新型充分利用了窄縫挑流空間分散消能的特點，簡化了高陡狹窄河谷泄水建筑物的消能結構及岸坡防護措施，減輕了對生態(tài)環(huán)境和樞紐區(qū)岸坡的影響和破壞，減小了工程量和工程投資，獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，具有廣泛的指導意義和推廣意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的邊墻小貼角與第一側邊墻相切的平面示意圖；
[0018]圖2為圖1中A— A剖視圖；
[0019]圖3為圖1中B— B剖視圖；
[0020]圖4為本實用新型的邊墻小貼角與第二側邊墻相切的平面示意圖；
[0021]圖5為圖4中C一C剖視圖；
[0022]圖6為圖4中D— D剖視圖；
[0023]其中:1第一側邊墻；2第二側邊墻；3邊墻小貼角；4底板；5水面線；6---聞陸狹窄河谷對岸；7---聞陸狹窄河谷本岸；8---水舌落點范圍；
[0024]箭頭所示方向為水流方向。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]如圖1一6所述本實用新型公開了一種高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，主要由第一側邊墻、第二側邊墻、邊墻小貼角和底板構成，兩側邊墻不對稱，所述窄縫挑坎結構末端收縮同時設置有所述邊墻小貼角，邊墻小貼角只布置在一側，窄縫挑坎的收縮比為0.3~0.45 ;利用水流慣性降低邊墻高度，所述第一側邊墻和所述第二側邊墻之間收縮使水舌在豎向和頁河向擴散消能，避免集中水舌頂沖對岸，充分利用所述邊墻小貼角避免散裂水舌干砸本岸，有效控制水舌落點范圍位于河槽中心范圍，減少沖坑深度和岸邊流速。所述第一側邊墻和所述第二側邊墻為非對稱式結構。所述第一側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第二側邊墻的迎水面為圓弧墻或者所述第二側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第一側邊墻的迎水面為圓弧墻；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部為直坡或斜坡或折坡形狀，且所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部高程低于水面線；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的末端對齊或錯開布置。所述圓弧墻為大半徑的圓弧墻。所述圓弧墻是圓弧半徑為30m以上的圓弧墻。所述邊墻小貼角布置在所述第一側邊墻側或者布置在所述第二側邊墻側。所述邊墻小貼角相切布置在所述第一側邊墻下游或者所述第二側邊墻下游。所述邊墻小貼角為小半徑的低矮圓弧墻或直邊墻。當所述邊墻小貼角為低矮圓弧墻時其圓弧半徑為2m~5.5m。所述底板為平坡或俯角< -10°的負坡。
[0027]下面以采用了本實用新型技術方案的某大型水電站工程為例結合附圖進一步說明:
[0028]某大型水電站工程，壩址區(qū)屬深切割的高山峽谷地形，河床高程為2202m?2206m,枯水期河水面寬IOm?30m,浙青混凝土心墻堆石壩壩頂長219.9m,最大壩高171.2m，寬高比為1.28。左岸為近直立峻坡陡崖，平均坡度在70°以上，右岸為兩壁夾一坡的折坡地形，平均坡度約45°，斷面呈對稱性較差的“V”字型。壩址出露灰?guī)r以表層風化為主，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，卸荷深度較大，邊坡總體穩(wěn)定性較好，受斷層影響的巖體較破碎。河床覆蓋層厚約30m，主要為砂卵礫石夾漂石及泥質(zhì)。校核洪水入庫洪峰流量為2010m3 /s，設計洪水入庫洪峰流量1570m3 / s，在右岸布置泄洪洞和洞式溢洪道聯(lián)合泄洪，若下泄水流頂沖對岸或干砸本岸或高流速水流淘刷岸坡可能引起兩岸巖體局部失穩(wěn)，沖刷深坑可能影響壩腳穩(wěn)定，因此，采用了本實用新型的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構以解決前述技術難題。
[0029]如圖1一3所示，泄洪洞的窄縫挑坎結構由第一側邊墻1、第二側邊墻2、邊墻小貼角3和底板4構成。挑坎進口高程2236.9m,寬5.8m,出口高程2235.5m,寬2.3m,收縮比為
0.4。第一側邊墻I為直邊墻，墻頂為斜坡，進口墻高6.1m,出口墻高12m。第二側邊墻2圓弧半徑為40m，墻頂水平，進口墻高6.1m,出口墻高7.4m。沿第一側邊墻I下游布置一段長
1.8m圓弧半徑3m的邊墻小貼角3，頂高程為2245.6m。底板俯角-4.6°。校核洪水工況泄洪洞泄量774m3 / s，挑坎進口斷面平均流速29.9m3 / s，第一側邊墻I和第二側邊墻2水深為5.4m,出口第一側邊墻I水深為13.7m、第二側邊墻2水深為13.2m，水面線5高于兩側邊墻，挑流集中水舌不頂沖高陡狹窄河谷對岸6，散裂水舌不干砸高陡狹窄河谷本岸7，水舌落點范圍8位于河槽中心,頁河向拉開范圍約65m,水舌內(nèi)緣最大挑距40m、外緣最大挑距IOlm,沖坑深10.7m,岸邊流速0.5m / s?4.1m / S。
[0030]如圖4一6所示，洞式溢洪道的窄縫挑坎結構由第一側邊墻1、第二側邊墻2、邊墻小貼角3和底板4構成。挑坎進口高程2266.9m,寬8m，出口高程2265m，寬2.8m,收縮比為
0.35 ;第一側邊墻I為直邊墻，墻頂為斜坡，進口墻高6.3m，出口墻高12.1m ;第二側邊墻2圓弧半徑為72m，墻頂為斜坡，進口墻高6.3m,出口墻高15.1m ;沿第二側邊墻2下游布置一段長2.5m圓弧半徑4.5m的邊墻小貼角3，頂高程為2272.9m ;底板俯角-4.8°。水工模型試驗表明，校核洪水工況洞式溢洪道泄量IOllm3 / S，挑坎進口斷面平均流速28.3m3 / s,第一側邊墻I和第二側邊墻2水深為5.3m,出口第一側邊墻I水深為12.3m、第二側邊墻2水深為18.4m，水面線5高于兩側邊墻，挑流集中水舌不頂沖高陡狹窄河谷對岸6，散裂水舌不干砸高陡狹窄河谷本岸7,水舌落點范圍8位于河槽中心,頁河向拉開范圍約82m,水舌內(nèi)緣最大挑距62m、外緣最大挑距106m,沖坑深14.4m,岸邊流速0.5m / s?5.7m / S。
[0031]通過采用本實用新型公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果:
[0032]通過合理設置泄水建筑物的窄縫挑坎結構，利用水流慣性降低了邊墻高度，使水舌在豎向和頁河向充分拉開擴散消能，提高了空中消能率，避免了集中水舌頂沖對岸、散裂水舌干砸本岸，水舌落點范圍位于河槽中心，有效地減少了沖坑深度和岸邊流速，從而大大降低了對岸坡和河床基礎的防護要求。本實用新型充分利用了窄縫挑流空間分散消能的特點，簡化了高陡狹窄河谷泄水建筑物的消能結構及岸坡防護措施，減輕了對生態(tài)環(huán)境和樞紐區(qū)岸坡的影響和破壞，減小了工程量和工程投資，獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，具有廣泛的指導意義和推廣意義。[0033]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于，包括:第一側邊墻、第二側邊墻、邊墻小貼角和底板；所述窄縫挑坎結構末端收縮同時設置有所述邊墻小貼角；窄縫挑坎的收縮比為0.3?0.45。
2.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述第一側邊墻和所述第二側邊墻為非對稱式結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述第一側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第二側邊墻的迎水面為圓弧墻或者所述第二側邊墻的迎水面為直邊墻，所述第一側邊墻的迎水面為圓弧墻；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部為直坡或斜坡或折坡形狀，且所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的頂部高程低于水面線；所述第一側邊墻和所述第二側邊墻的末端對齊或錯開布置。
4.根據(jù)權利要求3所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述圓弧墻為大半徑的圓弧墻。
5.根據(jù)權利要求4所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述圓弧墻是圓弧半徑為30m以上的圓弧墻。
6.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述邊墻小貼角布置在所述第一側邊墻側或者布置在所述第二側邊墻側。
7.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述邊墻小貼角相切布置在所述第一側邊墻下游或者所述第二側邊墻下游。
8.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述邊墻小貼角為小半徑的低矮圓弧墻或直邊墻。
9.根據(jù)權利要求8所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:當所述邊墻小貼角為低矮圓弧墻時其圓弧半徑為2m?5.5m。
10.根據(jù)權利要求1所述的高陡狹窄河谷泄水建筑物的窄縫挑坎結構，其特征在于:所述底板為平坡或俯角<-10°的負坡。
【文檔編號】E02B8/06GK203514275SQ201320642818
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權日:2013年10月17日
【發(fā)明者】趙軼, 鄧毅國, 王敬武, 秦中平, 任少輝, 韓立 申請人:中國水電顧問集團北京勘測設計研究院有限公司