本發(fā)明屬于水利水電工程領(lǐng)域，具體涉及一種擋渣坎組合件和應(yīng)用該擋渣坎組合件對(duì)導(dǎo)流隧洞進(jìn)行攔渣排渣的方法。

背景技術(shù)：

施工導(dǎo)流隧洞在泄水分流期間，上游河道內(nèi)的泥沙、石渣等雜質(zhì)往往會(huì)隨著分流水流進(jìn)入導(dǎo)流隧洞內(nèi)或者淤積在洞口處，淤積在洞口處的石渣降低導(dǎo)流隧洞洞口的過流能力，進(jìn)入洞內(nèi)的石渣則會(huì)加劇導(dǎo)流隧洞洞身及底板的沖蝕破壞，減少導(dǎo)流隧洞的使用壽命?，F(xiàn)有的排渣方式多是在隧洞非運(yùn)行期利用人工機(jī)械等方式清理洞口洞內(nèi)石渣，導(dǎo)致工程間接費(fèi)用增加，經(jīng)濟(jì)性較差；或是在洞口布置單一的擋渣坎攔渣，攔渣排渣效果及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供一種擋渣坎組合件和導(dǎo)流隧洞攔渣排渣方法，可及時(shí)排渣以減少石渣在導(dǎo)流隧洞處淤積程度、防止石渣隨分流水流進(jìn)入洞內(nèi)，以期保證隧洞泄流能力、避免洞身沖蝕破壞，達(dá)到維護(hù)導(dǎo)流隧洞安全運(yùn)行、節(jié)約工程成本的目的。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下方案。

<擋渣坎組合件>

本發(fā)明提供一種擋渣坎組合件，布置在位于河道旁側(cè)的導(dǎo)流隧洞的入口處，用于對(duì)流入導(dǎo)流隧洞內(nèi)的分流水流中所挾帶的固體顆粒物進(jìn)行阻擋和排除，其特征在于，包括：第一擋坎，順著河道水流方向布置；連接坎，一端與第一擋坎的上端相連，另一端向?qū)Я魉矶磧?nèi)延伸，并且與第一擋坎呈第一夾角；第二擋坎，上端與連接坎的另一端相連，下端向著導(dǎo)流隧洞的側(cè)壁延伸，并與連接坎呈第二夾角，其中，第一夾角為30°～60°范圍內(nèi)的任意值，第二夾角為85°～95°范圍內(nèi)的任意值，沿著河道水流方向看，第一擋坎、連接坎以及第二擋坎共同圍成一個(gè)逐漸收縮的泄水通道。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第一擋坎在河道水流方向上的截面的形狀為三角形，第二擋坎在河道水流方向上的截面的形狀為梯形。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第二擋坎的最大坎高為第一擋坎最大坎高的2倍。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：沿著河道水流方向看，第二擋坎的坎高逐漸降低，第二擋坎的最大坎高為最低坎高的2倍。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第一擋坎的最大坎高為導(dǎo)流隧洞高度的1/15～1/10。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第一擋坎和第二擋坎的坎長(zhǎng)相等，均為導(dǎo)流隧洞洞寬的1～1.5倍。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：連接坎的坎長(zhǎng)為導(dǎo)流隧洞高度的1/3～1/2。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第二夾角為90°。

本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件，還可以具有這樣的特征：第一擋坎在垂直于河道水流方向上的截面的形狀為矩形和梯形中的任意一種，第二擋坎在垂直于河道水流方向上的截面的形狀為矩形和梯形中的任意一種。

<導(dǎo)流隧洞攔渣排渣方法>

本發(fā)明提供一種導(dǎo)流隧洞攔渣排渣方法，其特征在于：將流隧洞入口處的底面設(shè)置成由外向內(nèi)逐漸增高的斜坡，并將<擋渣坎組合件>中所描述的擋渣坎組合件布置在斜坡上，其中，斜坡的坡度在1:8～1:10范圍內(nèi)。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明的擋渣坎組合件，由于第一擋坎是順著河道水流方向布置，連接坎的一端與第一擋坎的上端相連，另一端向?qū)Я魉矶磧?nèi)延伸，并與第一擋坎呈30°～60°夾角，而且，第二擋坎的上端與連接坎的另一端相連，下端向著導(dǎo)流隧洞的側(cè)壁延伸，并與連接坎呈85°～95°夾角，從而使得第一擋坎、連接坎以及第二擋坎圍成了一個(gè)逐漸收縮的泄水通道，這樣就能夠?qū)⑸嫌未髩K石渣攔截在第一擋坎外側(cè)，使大塊石渣在自身重力和束窄水流聯(lián)合作用下翻滾入原河床，并隨主流沖入下游河道中，而細(xì)顆粒石渣則被攔截在泄水通道內(nèi)，達(dá)到分級(jí)攔渣的效果，進(jìn)一步利用收縮原理，可以逐漸增大下泄水流流速，將泄水通道內(nèi)的中細(xì)石渣通過缺口及時(shí)沖入下游河道，從而有效地對(duì)流入導(dǎo)流隧洞內(nèi)的分流水流中所挾帶的固體顆粒物進(jìn)行阻擋和排除，提升了導(dǎo)流隧洞運(yùn)行期間的擋渣排渣能力，減少了后期隧洞人工、機(jī)械清渣的程序及費(fèi)用，同時(shí)避免了洞身沖蝕破壞，達(dá)到了維護(hù)導(dǎo)流隧洞安全運(yùn)行、節(jié)約工程成本的目的。并且，第一擋坎、連接坎以及第二擋坎這三坎依次相連，通過攔石坎連接處堆砌體間的嵌固作用保證了結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的擾流板組與導(dǎo)流隧洞和河道之間的位置關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的擋渣坎組合件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的擋渣坎組合件的截面圖，其中，(a)是第一擋坎的截面圖，(b)是連接坎的截面圖，(c)是第二擋坎的截面圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的擋渣坎組合件的在隧洞進(jìn)口處的斷面示意圖；以及

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的擋渣坎組合件的擋渣排渣原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件和導(dǎo)流隧洞攔渣排渣方法作詳細(xì)闡述。以下實(shí)施例中未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

<實(shí)施例>

如圖1所示，擋渣坎組合件10布置在位于河道A旁側(cè)的導(dǎo)流隧B洞的入口處，用于對(duì)流入導(dǎo)流隧洞B內(nèi)的分流水流中所挾帶的固體顆粒物進(jìn)行阻擋和排除。如圖1和2所示，擋渣坎組合件10包括第一擋坎11、連接坎12以及第二擋坎13。

第一擋坎11順著河道A的水流方向布置，與水流方向相平行。它在垂直于河道A水流方向上的截面的形狀為矩形或梯形。另外，如圖3(a)所示，第一擋坎11在沿著河道A水流方向上的截面的形狀為三角形，三角形一邊長(zhǎng)為度L。它的最大坎高為導(dǎo)流隧洞B高度的1/15～1/10。

連接坎12的一端與第一擋坎11的上端相連，另一端向?qū)Я魉矶碆內(nèi)部延伸，并且與第一擋坎11呈第一夾角。連接坎12的坎長(zhǎng)為導(dǎo)流隧洞B高度的1/3～1/2，它在沿著河道A水流方向上的截面的形狀為矩形或梯形。另外，如圖3(b)所示，連接坎12在垂直于河道A水流方向上的截面的形狀為梯形，并且，梯形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2L，短邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)。

第二擋坎13的上端與連接坎12的另一端相連，下端向著導(dǎo)流隧洞B的側(cè)壁延伸，并與連接坎12呈第二夾角，第二夾角可以為85°～95°，本實(shí)施例中為90°。第二擋坎13在沿著導(dǎo)流隧洞B內(nèi)的水流方向上(導(dǎo)流隧洞B分流方向與河道A水流方向近似垂直)的截面的形狀為矩形或梯形。另外，如圖3(c)所示，第二擋坎13在垂直于導(dǎo)流隧洞B分流方向上的截面的形狀為梯形，并且，梯形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2L，短邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)。第二擋坎13的最大坎高為第一擋坎11最大坎高的2倍。本實(shí)施例中，第二擋坎13與第一擋坎11的坎長(zhǎng)相等，均為1～1.5倍洞寬，并且它們的頂部及底部高程布置均沿水流方向呈下降趨勢(shì)。

沿著河道A水流方向看，第一擋坎11、連接坎12以及第二擋坎13共同圍成一個(gè)逐漸收縮的泄水通道，該泄水通道具有一個(gè)開口C。在第一擋坎11坎長(zhǎng)確定的情況下，泄水通道的排渣能力受開口C和第一夾角共同影響，第一夾角越小，束窄程度越大，流速梯度越大，但開口C就越小，過渣面積就小，過渣能力自然就??；反之，第一夾角過大的話就起不到束窄水流和增加水流流速梯度的作用，因此，第一夾角不宜過大或過小，以30～60°為宜。

本實(shí)施例中應(yīng)用該擋渣坎組合件10對(duì)導(dǎo)流隧洞B進(jìn)行攔渣排渣的方法為：

首先，根據(jù)壩址處的地質(zhì)狀況、施工場(chǎng)地布置、交通運(yùn)輸條件等確定擋渣坎組合件10的填筑用材料；

隨后，根據(jù)導(dǎo)流隧洞B入口寬度及洞前的地形條件確定擋渣坎1與擋渣坎2的坎長(zhǎng)，通?？纱_定為1～1.5倍洞寬；

接著，根據(jù)導(dǎo)流隧洞的洞高等條件確定第一擋坎11和第二擋坎13的高程布置，第一擋坎11的最大坎高一般布置為導(dǎo)流隧洞B高度的1/15～1/10，第二擋坎13的最大坎高為第一擋坎11的2倍，連接坎12的坎長(zhǎng)布置為導(dǎo)流隧洞B高度的1/3～1/2；作為優(yōu)選，第一擋坎11和第二擋坎13最大坎高通常布置為1m和2m。

然后，根據(jù)自身穩(wěn)定條件計(jì)算確定第一擋坎11、連接坎12以及第二擋坎13的頂寬及兩側(cè)坡度(剖面為梯形時(shí))；

最后，將導(dǎo)流隧洞B入口處的底面設(shè)置成由外向內(nèi)逐漸增高的斜坡D，將擋渣坎組合件10按如下空間結(jié)構(gòu)布置在斜坡D上：第一擋坎11與河道A水流方向平行布置，連接坎12與第二擋坎13相互垂直布置，第一擋坎11與第二擋坎13相交角度為30～60°。

如圖4所示，本實(shí)施例中，斜坡的坡度在1:8～1:10范圍內(nèi)。

如圖5所示，當(dāng)分流水流流向?qū)Я魉矶碆的入口時(shí)，由于第一擋坎11與第二擋坎13之間的斜坡D坡度可以增大石渣的移動(dòng)阻力，因此能將上游大塊石渣有效地?cái)r截在第一擋坎11外側(cè)，使大塊石渣在自身重力和束窄水流聯(lián)合作用下翻滾入原河床，并隨主流沖入下游河道A中，而中細(xì)顆粒石渣則被攔截在泄水通道內(nèi)，達(dá)到分級(jí)攔渣的效果。

進(jìn)一步利用收縮原理，可以逐漸增大下泄水流流速，將攔截在泄水通道內(nèi)的中細(xì)石渣通過開口C及時(shí)沖入下游河道A，從而有效地對(duì)流入導(dǎo)流隧洞B內(nèi)的分流水流中所挾帶的固體顆粒物進(jìn)行阻擋和排除。

并且，第一擋坎11、連接坎12以及第二擋坎13三坎依次相連，通過攔石坎連接處堆砌體間的嵌固作用保證了結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性。

綜上，本方案通過設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效的擋渣建筑物型式，提升導(dǎo)流隧洞運(yùn)行期間的擋渣排渣能力，減少了后期隧洞人工、機(jī)械清渣的程序及費(fèi)用。

以上實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案所做的舉例說明。本發(fā)明所涉及的擋渣坎組合件和導(dǎo)流隧洞攔渣排渣方法并不僅僅限定于在以上實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)，而是以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在該實(shí)施例的基礎(chǔ)上所做的任何修改或補(bǔ)充或等效替換，都在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。