[实用新型]高拱坝泄洪表孔结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种高拱坝泄洪表孔结构。

背景技术

坝身表孔和深孔水舌空中碰撞的泄洪消能方式，利用水舌空中碰撞、散裂，减轻了水垫塘的消能负担，已成功应用于二滩、溪洛渡、小湾、白鹤滩、拉西瓦等电站。但是，水舌空中碰撞会加重泄洪雾化问题，影响下游岸坡稳定和建筑物安全。为减小泄洪雾化强度，锦屏一级水电站采用了水舌空中不碰撞的新型泄洪消能方式，通过表孔水流的横向缩窄、纵向拉伸，实现表孔和深孔水舌的空中穿插，减少碰撞甚至不发生碰撞。

为了缩窄表孔水舌，可在表孔设置宽尾墩，宽尾墩是一种典型的收缩式消能结构，设于闸墩尾部，使闸墩平尾变成宽尾，通过增大闸墩尾部宽度，减小过流宽度，使扁而平的水流急剧缩窄，变成薄而高的水舌，从而实现了表孔水流的缩窄拉伸，常用的宽尾墩体型为矩形宽尾墩。

表孔设置矩形宽尾墩将水流缩窄拉伸，主要存在两个问题：1由于表孔过流速度不大，导致水流缩窄后纵向拉伸不够充分，水垫塘底板的冲击动压超过控制标准；2通过增大宽尾墩的收缩角、减小收缩比，可增强水舌的纵向拉伸效果，但水流在短距离内大幅度收缩会产生急流冲击波，在水舌上部形成不稳定水翅，并与深孔水舌发生碰撞。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种适用于表孔和深孔水舌空中不碰撞的泄洪消能方式的高拱坝泄洪表孔结构，该高拱坝泄洪表孔结构可增强水舌的稳定性，并使水舌在纵向上扩散充分，减小水垫塘底板的冲击动压。

为解决上述问题采用的技术方案是：高拱坝泄洪表孔结构包括具有泄洪表孔底板和闸墩的高拱坝，闸墩间隔设置在泄洪表孔底板上方，相邻闸墩之间的空间为泄洪表孔，闸墩包括横截面形状为矩形的闸墩主体和位于闸墩主体侧面且形状为四面体形的缩窄结构；在缩窄结构的作用下，泄洪表孔的下游段的下部形成自上而下逐渐收缩的收缩部分；沿水流方向，收缩部分的高度由零开始逐渐增加；泄洪表孔底板的下游段中部设置有由泄洪表孔底板端部向内部延伸的透空结构，透空结构的最大宽度小于透空结构两侧的缩窄结构的最小距离。

进一步的是：沿水流方向，透空结构的长度为缩窄结构长度的20％～30％。

进一步的是：沿水流方向，透空结构的宽度逐渐增大。

本实用新型的有益效果是：1表孔水舌稳定性较好，不与中孔水舌发生碰撞；

2水舌纵向拉伸充分，水垫塘底板的冲击动压明显低于控制标准；

3水舌下缘不会冲砸中孔启闭机房。

附图说明

图1是高拱坝泄洪表孔结构俯视图；

图2是高拱坝泄洪表孔结构沿水流方向剖切的视图；

图3是高拱坝泄洪表孔结构逆水流方向的视图；

图中标记为：闸墩主体1、泄洪表孔底板2、泄洪表孔3、缩窄结构4、透空结构5、闸墩6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

高拱坝泄洪表孔结构包括具有泄洪表孔底板2和闸墩6的高拱坝，闸墩6间隔设置在泄洪表孔底板2上方，相邻闸墩6之间的空间为泄洪表孔3，闸墩6包括横截面形状为矩形的闸墩主体1和位于闸墩主体1侧面且形状为四面体形的缩窄结构4；在缩窄结构4的作用下，泄洪表孔3的下游段的下部形成自上而下逐渐收缩的收缩部分；沿水流方向，收缩部分的高度由零开始逐渐增加；泄洪表孔底板2的下游段中部设置有由泄洪表孔底板2端部向内部延伸的透空结构5，透空结构5的最大宽度小于透空结构5两侧的缩窄结构4的最小距离。

设置缩窄结构4，将水流缩窄的同时能够增强水舌的稳定性。缩窄结构4是在宽尾墩基础上演变的，将宽尾墩上游部分的宽度和高度缩窄为零，即可得出缩窄结构4。当水流经过缩窄结构4时，流速较高的下部水流收缩较快，而流速较低的上部水流收缩较慢，在满足水舌纵向拉伸的条件下，可增强上部水舌的稳定性。

“泄洪表孔底板2的下游段中部设置有由泄洪表孔底板2端部向内部延伸的透空结构5，透空结构5的最大宽度小于透空结构5两侧的缩窄结构4的最小距离。”也就是泄洪表孔3出口段采用非完全透空底板，泄洪表孔底板2中间透空、两侧保留，透空结构5使水舌下缘向上游扩散，保留部分使水舌上缘向下游扩散，以增强水舌纵向拉伸效果，降低水垫塘底板的冲击动压。

进一步的，沿水流方向，透空结构5的长度为缩窄结构4长度的20％～30％。透空结构5的长度是其主要控制因素，透空长度过短会导致水舌纵向拉伸效果不好，水垫塘底板的冲击动压仍然偏大；透空长度过长会导致水舌下缘冲砸中孔启闭机房，威胁建筑物的安全。

进一步的，沿水流方向，透空结构5的宽度逐渐增大。这样能够避免水流对透空结构5的侧壁产生空蚀破坏。