非对称转向收缩差动式挑坎体型的制作方法

本实用新型涉及水利水电工程泄水消能领域，具体涉及一种非对称转向收缩差动式挑坎体型。

背景技术：

水利水电工程枢纽中，必须设置泄水建筑物，用于宣泄库容所不能容纳的洪水，防止洪水漫溢坝顶，保证大坝安全。

对土石坝，一般不容许从坝身溢流或大量溢流，或当河谷狭窄而泄量较大，难于经混凝土坝泄放全部洪水时，则需在岸边或天然垭口位置建造岸边溢洪道或开挖泄水隧洞。

溢洪道作为一种常见的泄水建筑物，除了应有足够的泄流能力外，还应保证其自身的安全和下泄水流与河道水流获得妥善的衔接。

随着坝工建设的快速发展，泄洪消能技术有不少新的进展，其中挑流消能发展很快，已成为中高水头、大单宽流量泄水建筑物的主要消能措施。近年来新型消能工不断出现，目前岸边式泄水建筑物挑流消能工主要有：连续坎、差动坎、斜挑坎、扭曲坎等。由于下泄水流往往具有水头高、流速大且水股集中的特点，能量较大，若不进行妥善处理，将会导致下游河床和岸坡被严重冲刷，甚至造成岸坡坍塌，进而危及大坝和泄水建筑物等的稳定和安全。因此，泄水建筑物采用挑流消能方式的关键在于选择适宜的挑坎体型，使射流部分能量尽可能在空中消除，并有效控制射流落入下游河床的位置、范围和流量分布。而由于水利水电工程建设中，不同工程枢纽布置、地形地质条件、泄水建筑物布置、水文和运用等条件千变万化，上述挑坎体型适用范围和效果均有一定的局限性，有时还不能达到理想的要求和消能效果。如受枢纽布置、地形地质条件限制，由于单宽泄量较大、岸边式泄水建筑物出口布置困难、下游河道较窄等原因，泄水建筑物出口轴线与下游岸坡只能呈较小角度相交，但下游岸坡及河床抗冲刷能力较差的条件下，采用目前已有的挑流消能工型式达不到理想的效果，在空中消能不够充分，不能有效控制射流落入下游河床的位置、范围，不能较好的保护下游靠山侧岸坡以及减轻对河床的冲刷。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种非对称转向收缩差动式挑坎体型，消能效果较好，能有效控制射流的落水位置和范围，能较好的达到保护岸坡和减轻对河道冲刷的目的。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种非对称转向收缩差动式挑坎体型，包括挑坎段主体，所述挑坎段主体的起始端与上游泄槽末端衔接，所述挑坎段主体包括挑坎基础及位于所述挑坎基础上的靠山侧挑坎边墙和靠河床侧挑坎边墙，所述挑坎基础为较低标号的混凝土，并维持挑流消能段的稳定，所述靠山侧挑坎边墙沿水流方向向靠近所述挑坎段主体水流方向中轴线转向，所述靠河床侧挑坎边墙沿水流方向向远离所述挑坎段主体水流方向中轴线转向，且所述靠山侧挑坎边墙的转向角度大于所述靠河床侧挑坎边墙的转向角度，所述挑坎基础位于所述靠山侧挑坎边墙与靠河床侧挑坎边墙之间依次布置有第一高坎、第一低坎、第二高坎和第二低坎，且所述第一高坎和第一低坎位于所述挑坎段主体水流方向中轴线的靠山侧，所述第二高坎和第二低坎位于所述挑坎段主体水流方向中轴线的靠河床侧，所述第一高坎和第一低坎沿水流方向向河床方向收缩转向，所述所述靠山侧挑坎边墙、靠河床侧挑坎边墙、第一高坎、第一低坎、第二高坎和第二低坎通过所述挑坎基础进行支撑。

优选地，所述第二高坎沿水流方向收缩，以使其射流与所述第一高坎和第一低坎的射流在空中充分混掺碰撞消能，所述第二低坎沿水流方向向河床方向扩散转向，以使出坎总宽度减小的幅度较小，不至于过多的增加出水单宽流量。

优选地，所述第一高坎靠山侧的转向角度大于所述第一高坎靠河床侧的转向角度，所述第一低坎靠山侧的转向角度大于所述第一低坎靠河床侧的转向角度。

优选地，所述第一高坎和第一低坎的转向角度沿水流方向依次递减。

优选地，所述靠山侧挑坎边墙的转向角度与所述第一高坎靠山侧的转向角度相同，所述靠河床侧挑坎边墙的转向角度与所述第二低坎靠河床侧的转向角度相同。

优选地，所述靠山侧挑坎边墙的厚度保持不变，所述靠河床侧挑坎边墙的厚度保持不变。

优选地，所述靠山侧挑坎边墙的转向角度小于8°，所述挑坎段主体出口端减小的出流宽度不超过10％，确保单宽流量增加的幅度较小。

优选地，所述靠山侧挑坎边墙、靠河床侧挑坎边墙、第一高坎、第一低坎、第二高坎和第二低坎均为钢筋混凝土结构。

优选地，所述靠山侧挑坎边墙与靠河床侧挑坎边墙之间的距离从上游至下游逐渐变小，使挑坎体型的出口宽度较进口宽度略小。

优选地，所述第二高坎沿水流方向向河床方向收缩转向，所述第二低坎沿水流方向向河床方向收缩转向。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、沿流程非对称转向收缩，使射流挑离鼻坎后发生一定的转向，在空中掺气、扩散、水质点相互混掺碰撞加强，射流的部分能量能较好的在空中得以消减，并能有效控制射流落入下游河床的位置、范围，达到了保护下游靠山侧岸坡和减轻对河道冲刷的目的，同时对其本身及相邻建筑物的稳定与安全均能起到较好的作用；

2、挑坎体形较为简单，突破了常规的斜挑坎(或扭曲坎)、差动式挑坎体形，集上述挑坎优点于一体，能较好的适应岸边式泄水建筑物采用挑流消能时可能遇到的不利情况，消能效果较好，能有效控制射流的落水位置和范围，能较好的达到保护岸坡和减轻对河道冲刷的目的，相应减小了下游河床和岸坡防护的工程量，节省了投资；

3、具有适应性好、高效、安全、经济等特点，在一定程度上促进了泄水建筑物挑流消能技术的发展。

附图说明

图1为本实用新型非对称转向收缩差动式挑坎体型的平面布置示意图；

图2为本实用新型非对称转向收缩差动式挑坎体型的结构示意图；

图3为图1中a—a剖面图(顺水流方向纵剖面)；

图4为图1中b—b剖面图(高坎鼻坎处横剖面)。

图中各部件标号如下：

挑坎基础1、靠山侧挑坎边墙2、靠河床侧挑坎边墙3、第一高坎4、第一低坎5、第二高坎6、第二低坎7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3及图4所示，本实用新型非对称转向收缩差动式挑坎体型，包括挑坎段主体，挑坎段主体的起始端与上游泄槽末端衔接，挑坎段主体包括挑坎基础1及位于挑坎基础1上的靠山侧挑坎边墙2和靠河床侧挑坎边墙3，靠山侧挑坎边墙2沿水流方向向靠近挑坎段主体水流方向中轴线转向，靠河床侧挑坎边墙3沿水流方向向远离挑坎段主体水流方向中轴线转向，且靠山侧挑坎边墙2的转向角度大于靠河床侧挑坎边墙3的转向角度，挑坎基础1位于靠山侧挑坎边墙2与靠河床侧挑坎边墙3之间依次布置有第一高坎4、第一低坎5、第二高坎6和第二低坎7，且第一高坎4和第一低坎5挑坎段主体水流方向中轴线的靠山侧，第二高坎6和第二低坎7位于挑坎段主体水流方向中轴线的靠河床侧，第一高坎4和第一低坎5沿水流方向向河床方向收缩转向。

另外，第二高坎6沿水流方向收缩，第二低坎7沿水流方向向河床方向扩散转向，第一高坎4靠山侧的转向角度大于第一高坎4靠河床侧的转向角度，第一低坎5靠山侧的转向角度大于第一低坎5靠河床侧的转向角度，第一高坎4和第一低坎5的转向角度沿水流方向依次递减。

本实施例中，靠山侧挑坎边墙2的转向角度与第一高坎4靠山侧的转向角度相同，靠河床侧挑坎边墙3的转向角度与第二低坎7靠河床侧的转向角度相同，靠山侧挑坎边墙2的厚度保持不变，靠河床侧挑坎边墙3的厚度保持不变，靠山侧挑坎边墙2与靠河床侧挑坎边墙3之间的距离从上游至下游逐渐变小，且靠山侧挑坎边墙2的转向角度小于8°，挑坎段主体出口端减小的出流宽度不超过10％。

本实施例中，靠山侧挑坎边墙2、靠河床侧挑坎边墙3、第一高坎4、第一低坎5、第二高坎6和第二低坎7均为钢筋混凝土结构。

在其它实施例中，第二高坎6可以沿水流方向向河床方向收缩转向，第二低坎7沿水流方向向河床方向收缩转向。

本实施例在使用时，本领域的技术人员，可在不脱离本实用新型的原理和设计理念的情况下，结合工程实际情况对挑坎体形进行变化、调整和优化。其中，挑坎段起始断面净宽、高坎和低坎的布置、数量及在轴线左、右侧的布置应根据工程具体情况确定。

另外，差动式挑坎转向角度，靠山侧挑坎边墙2最大转向角度不宜超过8°，靠山侧往挑坎段主体水流方向中轴线方向挑坎的转角应依次递减，轴线往河床方向，挑坎是否转向收缩或扩散，应根据工程的实际情况确定，确保其消能效果，有效控制射流落入下游河床理想的位置和范围。同时，差动式挑坎总体转向收缩，收缩宽度不宜过大，减小的出流宽度不宜超过10％，确保单宽流量增加的幅度较小。实际工程中泄水建筑物挑流消能采用该非对称转向收缩差动式挑坎时，还应结合水工模型试验，合理的确定挑坎的布置和体形，使其达到理想的效果。

本实用新型非对称转向收缩差动式挑坎体型，沿流程非对称转向收缩，使射流挑离鼻坎后发生一定的转向，在空中掺气、扩散、水质点相互混掺碰撞加强，射流的部分能量能较好的在空中得以消减，并能有效控制射流落入下游河床的位置、范围，达到了保护下游靠山侧岸坡和减轻对河道冲刷的目的，同时对其本身及相邻建筑物的稳定与安全均能起到较好的作用；另外，挑坎体形较为简单，突破了常规的斜挑坎(或扭曲坎)、差动式挑坎体形，集上述挑坎优点于一体，能较好的适应岸边式泄水建筑物采用挑流消能时可能遇到的不利情况，消能效果较好，能有效控制射流的落水位置和范围，能较好的达到保护岸坡和减轻对河道冲刷的目的，相应减小了下游河床和岸坡防护的工程量，节省了投资；本实用新型具有适应性好、高效、安全、经济等特点，在一定程度上促进了泄水建筑物挑流消能技术的发展。

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