[发明专利]窄河谷、深尾水的高拱坝泄洪消能结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利水电工程中的泄洪消能结构，尤其是涉及一种峡谷区中窄河谷、深尾水的高拱坝泄洪消能结构。

背景技术

拱坝一般设置在峡谷地区，高拱坝通常采用坝身分层设置孔口泄洪，将下泄水流在空中碰撞或将水舌拉开在空中进行部分消能；为解决下游消能区河床底部的防护问题，往往布置有二道坝形成封闭的水垫塘以提供消能所需的水深，下泄水流跌入水垫塘后进行消能。

但是，上述方法往往使泄洪雾化影响程度及防护范围较大，对生态环境和枢纽区边坡的破坏和影响较大，消能结构复杂，施工难度大，防护工程量和工程投资较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能降低对下游消能区水深要求，且消能充分，能有效地降低泄洪雾化影响范围及程度，防护结构简单的窄河谷、深尾水的高拱坝泄洪消能结构。

本发明所采用的技术方案是：一种窄河谷、深尾水的高拱坝泄洪消能结构，包括坝身：在坝身上设置有上层孔口和下层孔口，在大坝的下游设置混凝土护坦和两岸护岸，上层孔口和下层孔口在平面上相互间隔布置，使下泄水流分层和大差动出流，出射水舌在空中不碰撞，横向不扩散，水舌在纵向和竖向拉开，下泄水舌落点分散不叠加。

所述上层孔口采用角度0°～15°的挑角和角度0°～－15°的俯角组合出流；下层孔口采用平底角、两侧收缩、竖向扩散的窄缝式出流。

在大坝的下游形成范围为15m～50m水深的消能区，不设置二道坝。

所述消能区防护采用了长护岸、短护坦的结构型式，所述混凝土护坦长度短于两岸护岸的长度。

本发明的有益效果是：通过合理设置泄洪消能建筑物上下层孔口位置和体型，采用纵向和竖向充分拉开，横向不扩散、水舌不叠加的方案，提高了空中消能率，实现了利用狭窄的空间进行分散消能的目标；由于利用三维空间进行了部分消能，有效地减少了进入下游消能区的能量，从而降低了对下游消能区水深要求，加之消能区具有的较深的尾水而满足消能需要，可取消设置二道坝；控制上层孔口出流为较小的角度，以控制水舌落点和雾化的程度及范围。本发明充分利用了三维空间分散消能及下游消能区水深的特点，简化了消能及防护设施结构型式，减轻了对生态环境和枢纽区边坡的破坏和影响、降低了施工难度、减小了工程量和工程投资，获得了良好的社会效益和经济效益，具有广泛的指导意义和推广意义。

附图说明

图1为本发明的平面示意图。

图2为本发明上层孔口的平面示意图。

图3为图2中A—A剖视图。

图4为图2中B—B剖视图。

图5为本发明下层孔口的平面示意图。

图6为图5中C—C剖视图。

图中：

1——坝身；

2——上层孔口；

3——下层孔口；

4——混凝土护坦；

5——两岸护岸；

6——上层孔口表孔入水落点；

7——下层孔口中孔入水落点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1-6所示，本发明的窄河谷、深尾水的高拱坝泄洪消能结构，包括坝身1在坝身上设置有上层孔口2和下层孔口3，使下泄水流分层和大差动出流，在大坝的下游设置混凝土护坦4和两岸护岸5。其中2a为较小角度的挑角结构的上层孔口，2b为较小角度的俯角结构的上层孔口。下层孔口3为平底角、两侧收缩、竖向扩散的窄缝式中孔。

为了降低泄洪雾化影响的强度和范围及控制水舌落点位置，上层孔口2采用较小角度的范围为0°～15°的挑角、及较小角度的范围为0°～－15°的俯角组合出流；下层孔口3采用平底角、两侧收缩、竖向扩散的窄缝式出流。

河床宽度狭窄，为降低泄洪雾化影响的强度及范围，充分利用狭窄的三维空间发散出射水流、掺气消能，提高空中消能率，上层孔口2和下层孔口3在平面上相互间隔布置，出射水舌在空中不碰撞、横向不扩散、水舌在纵向和竖向拉开，下泄水舌落点分散不叠加。

消能区可形成范围为15m～50m的较深的尾水，通过合理的设置泄洪孔口位置、高程及出口体型，控制下泄水舌空间分布状态及落点，分散消能，减少了消能区单位面积的能量。由于消能区可自然形成深尾水而满足消能需要，因而不需设置二道坝形成封闭的水垫塘以加大水深消能，仅需设置混凝土护坦和两岸护岸。

消能区防护采用了长护岸、短护坦的结构型式，混凝土护坦长度4短于两岸护岸5的长度。

下面结合具体实施例进行详细说明：