專利名稱：狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水電工程泄水建筑物領(lǐng)域，具體為一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)條件下，一般狹窄河谷混凝土拱壩均采用壩身泄洪、挑流消能型式，通常采用表孔、中孔、深孔，設(shè)置挑流鼻坎將水流高高挑起，拋向下游遠(yuǎn)離大壩壩腳，或在空中碰撞消能，這種結(jié)構(gòu)在洪水流量不大的峽谷地區(qū)運(yùn)用情況良好；對(duì)于洪水流量大的，則遠(yuǎn)離大壩在岸邊設(shè)置泄洪隧洞、岸邊溢洪道等泄水建筑物，但這種結(jié)構(gòu)需要岸邊具備布置泄水建筑物的條件，且工程投資較高。如果在大流量狹窄河谷直接采用傳統(tǒng)的挑流消能型式，就會(huì)造成壩下游嚴(yán)重的沖刷破壞，危及兩岸邊坡穩(wěn)定，甚至造成大壩的失穩(wěn)破壞。
發(fā)明內(nèi)容·為了克服現(xiàn)有的工程狹窄河谷、超大洪水的情況，容易造成壩下游嚴(yán)重的沖刷破壞，危及兩岸邊坡穩(wěn)定，甚至造成大壩的失穩(wěn)破壞的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，該泄洪消能工結(jié)構(gòu)，具有泄放超大洪水能力，同時(shí)具有很好的消能功能；既可解決安全泄洪的要求，同時(shí)較好的解決了下游消能的難題，又可確保工程安全。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括位于河床部位拱壩壩身的泄洪表孔和深孔，以及位于拱壩下游的水墊塘，其中表孔和深孔均采用寬尾墩，所述表孔和深孔的孔口底部連接有挑坎。所述表孔和深孔均采用寬尾墩是指表孔和深孔的孔側(cè)壁收縮比例隨水頭增加而減少。進(jìn)一步地，所述水墊塘的底部寬度超過(guò)挑坎挑射水幕的總寬度。為了保證水流能夠盡可能地實(shí)現(xiàn)消能，所述挑坎的俯角優(yōu)選為20° arccotO. 7。進(jìn)一步地，所述挑坎的俯角更優(yōu)選為42°。所述的俯角是指挑坎與水平面所成的夾角，且挑坎斜向下設(shè)置。采用寬尾墩可以將下泄水流沿高度方向縱向拉開，形成水幕；配合采用大俯角，可以使水幕的前后落點(diǎn)進(jìn)一步拉開，增加落水面積，充分利用水墊塘的水體進(jìn)行消能。為了保護(hù)河兩岸的岸坡，所述水墊塘兩側(cè)的河岸具有混凝土護(hù)坡。藉由上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型包括位于河床部位拱壩壩身的泄洪表孔、深孔及下游的水墊塘，其中表孔、深孔都采用寬尾墩，寬尾墩的收縮比例隨水頭增加而減小，配合采用大俯角挑坎。水墊塘的底部寬度以超過(guò)挑射水幕總寬度為宜，長(zhǎng)度應(yīng)滿足水躍消能長(zhǎng)度要求。本實(shí)用新型的工作原理是，將改進(jìn)后的拱壩壩身表孔、深孔泄水建筑物閘墩尾部加寬，形成收縮比較小的出口，以迫使水流橫向收縮、縱向拉開；將挑坎設(shè)置成大俯角，使近壩水流充分拉開；同時(shí)，調(diào)整各泄水建筑物閘墩收縮角度，使出口下泄水流形成基本平行的水幕，在空中充分摻氣。由于本實(shí)用新型針對(duì)河谷特別狹窄、洪水流量特別大的情況，需在下游配合使用水墊塘，以確保下游岸坡穩(wěn)定安全。具有可比性的傳統(tǒng)解決方案是采用重力壩，配合使用寬尾墩與水墊塘消能，混凝土量將會(huì)顯著增加，因此本實(shí)用新型所述水電工程拱壩高效消能工結(jié)構(gòu)有效節(jié)約了成本，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型具有泄放超大洪水能力，同時(shí)具有很好的消能功能；既解決了安全泄洪的要求，同時(shí)較好的解決了下游消能的難題，確保工程安全，主要適用于水電工程狹窄河谷、大洪水流量條件下拱壩的高效消能工。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。

圖I是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的平面布置圖；圖2是圖I中表孔中心剖面圖；圖3是圖I中深孔中心剖面圖。在圖中I-拱現(xiàn)； 2_表孔； 3_深孔； 4_水塾塘；5_寬尾墩； 6_挑坎；7_混凝土護(hù)坡。
具體實(shí)施方式
一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，如圖I所示，包括位于河床部位拱壩I壩身的泄洪表孔2和深孔3，以及位于拱壩I下游的水墊塘4，該水墊塘4兩側(cè)的河岸具有混凝土護(hù)坡7 ;如圖2和圖3所示，其中表孔2和深孔3均采用寬尾墩5，所述表孔2和深孔3的孔口底部連接有挑坎6 ;所述水墊塘4的底部寬度超過(guò)挑坎6挑射水幕的總寬度。所述挑坎6的俯角為42°。以下以淋溪河水電站為例闡述本實(shí)用新型。淋溪河水電站位于湘鄂西的涹水流域，上游為暴雨中心，壩址河谷狹窄、洪水峰高量大，通過(guò)查閱大量技術(shù)資料，同類壩高90m左右拱壩中泄量超過(guò)5000m3/s的工程都為數(shù)不多，泄量超過(guò)7000m3/s的工程還沒(méi)有找到，而本工程校核洪水洪峰流量達(dá)到7740m3/s。常規(guī)的措施難以解決本工程狹窄河谷、超大洪水的情況。淋溪河水電站壩址地質(zhì)條件較好，但河谷狹窄，不具備增加泄洪建筑物寬度以減小泄洪單寬流量的地形條件，7700m3/s的洪水集中在寬度僅40m的河道內(nèi)，下游消能防沖任務(wù)特別艱巨，處理不好將會(huì)危及兩岸岸坡穩(wěn)定，進(jìn)一步危及拱壩壩肩，甚至危及拱壩本身安全。本工程采用了狹窄河谷大洪水流量條件下的拱壩高效消能工結(jié)構(gòu)，包括河床部位拱壩壩身的泄洪表孔、深孔及下游的水墊塘，其中表孔、深孔都采用寬尾墩、大俯角挑坎迫使水流縱向充分拉開，形成幾股平行的水幕落在水墊塘內(nèi)，形成完整的水躍。本消能工結(jié)構(gòu)解決了狹窄河谷大泄量條件下下游消能與防沖問(wèn)題，顯著降低了成本，且工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。淋溪河水電站拱壩壩高88m，河谷寬僅40m，校核洪水洪峰流量7740m3/s，采用三個(gè)表孔(孔口尺寸寬12. 5m、高13. Om)和2個(gè)深孔(孔口尺寸寬6.0m、高9.0m)。其中中表孔中心線與拱壩軸線重合，閘墩厚4. 5nT2. 0m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)41. 13m，堰面冪曲線下游接斜段，俯沖角為42°，下游采用寬尾墩式挑流消能，出口凈寬3. lm，孔口收縮比O. 25，收縮角15° ;左、右邊表孔中心線與拱壩軸線夾角6.034°，閘墩厚4. 5nT2.0m，孔型與中表孔一致，下游采用窄縫式挑流消能，出口凈寬3.1m，孔口收縮比O. 25，內(nèi)側(cè)邊墩收縮角12.9°，外側(cè)邊墩收縮角15°。左、右泄洪深孔對(duì)稱布置于邊表孔與中表孔之間，深孔中心線與拱壩軸線夾角3. 359°，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)42. 13m，閘孔孔口尺寸為6. 0mX9. Om(寬X高)，閘孔進(jìn)口底板高程為250. 00m，底板及兩側(cè)喇叭口均采用半徑為I. Om的1/4圓弧曲線，頂面為1/4橢圓曲線，后通過(guò)水平段與壓坡段相接，壓坡段坡比為I : 6，出口為平挑角，挑坎坎頂高程250. OOm0下游采用窄縫式挑流消能，出口凈寬3. 3m，孔口收縮比O. 55，邊墩收縮角16.67° 。
通過(guò)水工整體模型試驗(yàn)驗(yàn)證，泄流能力滿足工程防洪安全的要求，且消能效果較好，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，滿足下游岸坡穩(wěn)定運(yùn)行要求。上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型，而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括位于河床部位拱壩(I)壩身的泄洪表孔(2)和深孔(3)，以及位于拱壩(I)下游的水墊塘(4)，其中表孔(2)和深孔(3 )均采用寬尾墩(5 )，所述表孔(2 )和深孔(3 )的孔口底部連接有挑坎(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水墊塘(4)的底部寬度超過(guò)挑坎(6)挑射水幕的總寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述挑坎(6 )的俯角為20 ° arccotO. 7。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述挑坎(6)的俯角為42°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水墊塘(4)兩側(cè)的河岸具有混凝土護(hù)坡(7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)。為了解決現(xiàn)有的拱壩工程狹窄河谷、超大洪水的情況下，容易造成壩下游嚴(yán)重的沖刷破壞，危及兩岸邊坡穩(wěn)定的問(wèn)題，所述狹窄河谷拱壩大泄量高效消能工結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括位于河床部位拱壩壩身的泄洪表孔和深孔，以及位于拱壩下游的水墊塘，其中表孔和深孔均采用寬尾墩，所述表孔和深孔的孔口底部連接有挑坎。本實(shí)用新型具有泄放超大洪水能力，同時(shí)具有很好的消能功能；既解決了安全泄洪的要求，同時(shí)較好地解決了下游消能的難題，確保工程安全。
文檔編號(hào)E02B8/06GK202626957SQ20122029819
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者張 雄, 朱雄, 馮樹榮 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院