[发明专利]用于溢洪道或泄洪洞出口的挑流斜鼻坎

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程中使用的泄洪消能设施，特别涉及一种用于溢洪道或泄洪洞出口的挑流斜鼻坎。

背景技术

在水利水电工程中，泄洪消能是非常关键的技术问题。对大量实际工程资料的统计分析显示，泄洪消能设施的造价约占工程总造价的40％～50％，因此，选择合适的泄洪消能设施对优化枢纽布置、节约投资具有重要意义。

从自溢洪道或者泄洪洞流出的水流能量较大，因此需在自溢洪道或者泄洪洞出口设置消能设施，减轻水流对河道的冲刷。溢洪道或泄洪洞出口的消能设施，一般选择挑流消能方式，现有的挑流鼻坎以连续坎、差动坎、窄缝坎、高低坎、扩散坎、斜切坎、扭曲坎、舌型坎等挑坎体型应用最为广泛，但是对于溢洪道或者泄洪洞出口河道转向较大的工程，由于受地形地质条件和下游河道的限制，现有的挑流鼻坎无法满足消能防冲的要求，难以避免水流对出口河道左右岸的冲刷破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于溢洪道或泄洪洞出口河道转向较大的特殊地形地质条件的挑流斜鼻坎，以减轻水流对出口河道和岸坡的冲刷破坏。

本发明所述用于溢洪道或泄洪洞出口的挑流斜鼻坎，由第一侧边墙、第二侧边墙和所述两侧边墙之间的底板构成；所述底板为变横坡比的扭曲面，所述第一侧边墙为直边墙，所述第二侧边墙由直墙段及与直墙段相切的圆弧段组成；第一侧边墙与第二侧边墙的相对位置：第一侧边墙的起始端端部与第二侧边墙直墙段的端部平齐，且第一侧边墙与第二侧边墙直墙段之间相隔一距离平行安装；使用时，第一侧边墙的起始端和第二侧边墙的直墙段端为水流的入口，第二侧边墙的圆弧段端部与第一侧边墙末端端部的连线为水流出口边缘线。

上述挑流斜鼻坎中，第一侧边墙的长度L₁＝1d～3d，所述d为第一侧边墙与第二侧边墙直墙段之间的距离，第二侧边墙圆弧段的半径r的取值以将溢洪道或泄洪洞的出口水流挑到下游河槽中心为限，在具体工程设计时，可结合水工模型确定，水流出口边缘线与溢洪道或泄洪洞轴线的夹角θ取值范围0～10°。

上述挑流斜鼻坎中，构成底板的变横坡比扭曲面由一圆柱面变形而来，其横坡比控制线为第一侧边墙的边脚线和该边脚线延长至第二侧边墙圆弧段所形成的弧线。

底板的横坡比i＝(x-x₀)i₀/L₀，式中，x为底板的任一点纵向桩号，x₀为底板起始端纵向桩号，i₀为底板末端的横坡比，控制i₀＝0.8～1.2，L₀为底板的长度。

底板高程控制方程为：

z＝z₀+R-[R²-(x-x₀)²]^0.5+yi，式中，z为底板上任一点高程，x为该点的纵向桩号，y为该点的横向桩号，i为该点所在横剖面的横坡比，z₀为横坡比控制线起始点高程，R为横坡比控制线半径，x₀为底板起始端纵向桩号。

上述挑流斜鼻坎中，第一侧边墙与第二侧边墙直墙段之间的距离d＝溢洪道或泄洪洞出口的宽度。

上述挑流斜鼻坎中，优选第二侧边墙直墙段与第一侧边墙的长度相同。

本发明所述挑流斜鼻坎设置在溢洪道或泄洪洞的出口处，第一侧边墙的起始端和第二侧边墙的直墙段端接溢洪道或泄洪洞的出口。

本发明具有以下有益效果：

1、在溢洪道或泄洪洞的出口处设置了本发明所述挑流斜鼻坎，可将进入该挑流斜鼻坎的水流形成窄而厚的水舌挑向空中，挑流水舌在空中继续向上、下扩散，纵向拉开，而横向扩散很小，落点范围处于河道的河槽中心，因而有效解决了出口河道转向较大的特殊地形地质条件下，来自溢洪道或泄洪洞的水流对出口河道左右岸的冲刷破坏，从而减少对河床和岸坡的保护措施，节约工程投资。

2、本发明所述挑流斜鼻坎，消能效果明显，在配合下游消力池消能的情况下，消能率可达80％以上，在下游河道中形成的冲坑较浅。

3、本发明所述挑流斜鼻坎，结构简单，易于制作，检修方便。

附图说明

图1是本发明所述用于溢洪道或泄洪洞出口的挑流斜鼻坎的形状构造示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3的A-A剖视放大图；

图5是图3的B-B剖视放大图；

图6是图3的C-C剖视放大图；

图7是图3的D-D剖视放大图；