[实用新型]一种挑坎和新型过渡台阶结合的溢流坝

说明书

本实用新型涉及一种挑坎和新型过渡台阶结合的溢流坝，属于水工建筑物泄洪消能领域。溢流坝利用堰顶闸墩后的宽尾墩形成堰顶收缩射流，射流的水舌底部又经过宽尾墩后的挑坎，将其挑离溢流面，从而使挑坎后的阶梯形成大面积的无水区，从而对阶梯的底部进行掺气，尽量避免空蚀空化破坏；经过宽尾墩和挑坎将水流挑射并不能使下泄水流完全形成两股纵向耸立的水翅，由于自身重力以及水气掺混，有部分水流会流经挑坎后的台阶，为了更好的消能和掺气，在挑坎后连接新型的过渡阶梯，利用台阶的摩阻作用对这一部分水流进行再次掺气及消能。最后水流在流经反弧段+消力池，通过分布消能的联合形式。本实用新型是一种联合的一体化消能模式，消能效果突出。

技术领域

本实用新型涉及一种挑坎和新型过渡台阶结合的溢流坝，属于水工建筑物泄洪消能领域。

背景技术

近年来，随着碾压混凝土筑坝技术的发展，阶梯溢流坝已在国内外中小型工程中得到大量的应用。而传统的消能方式，消能率高仅仅局限于40m3(s.m)的小单宽流量，在大单宽流量和高水头的情况下（单宽流量q>40m3(s.m)），由于溢流水舌的覆盖，阶梯面通气难，可能产生空蚀空化破坏，因而不可能应用于高水头、大单宽流量的泄洪建筑物中。为了增大阶梯式消能工的应用范围，一些学者将宽尾墩和台阶式消能工相结合，充分利用宽尾墩对水流的垂向扩散作用，增加挑流水舌两侧掺气和水舌入水掺气，减小台阶的过流单宽流量，将阶梯的消能效果弱化，从而达到增大单宽流量、提高水头应用范围的目的。但张挺对贵州索风营水电站X型宽尾墩+台阶+消力池的一体化消能工的研究中发现在首级台阶立面与溢流坝面交接处发生了空化现象，说明这种一体化消能工对溢流坝面的掺气量还未达到要求。

发明内容

本实用新型所要解决的的技术问题在于提供一种挑坎和新型过渡台阶结合的溢流坝，无需任何附加通气设备，完全依靠水流自身掺气效果的联合泄洪消能结构，不仅能提高水坝泄洪能力，而且还可具有保护宽尾墩后的台阶面及提高台阶消能率。

本实用新型采用的技术方案是：一种挑坎和新型过渡台阶结合的溢流坝，包括宽尾墩3、挑坎4、新型过渡阶梯5、均匀阶梯6、反弧段7、带有消力坎9的消力池8，挑坎4前端连接着宽尾墩3墩尾，将从宽尾墩3溢流表孔3-1流出的水流挑射到下游，让挑射水流在空中掺气、碰撞，进而消能，挑坎4后端接新型过渡台阶5，过渡台阶5后端依次连接均匀阶梯6、反弧段7、带有消力坎9的消力池8，所述的新型过渡台阶5包括三个相同尺寸的大台阶，三个大台阶中的任一个或任两个或全部上设有一个小台阶，新型过渡阶梯5中大台阶的凸角顶点和均匀阶梯6中台阶的凸角顶点连接成一条基准直线L。

所述的新型过渡台阶5中的大台阶高2m，宽1.5m，小台阶高1m，宽1.125m。

以新型过渡阶梯5中首级大台阶立面顶点位置为起点，垂直向上增加高度h的点作为固定高度点，堰面与阶梯溢流面相切的切点与固定高度点的连线为挑坎4，挑坎4与基准直线L向上的延长线形成一个角度为θ的挑坎夹角。

所述的角度θ为9°<θ<11.3°。

所述的高度h为0.3—1.5m。

本实用新型利用宽尾墩与墩尾挑坎联合泄洪消能的水坝结构，包括溢流坝坝体1、闸墩、宽尾墩、挑坎。所述坝体顶部为WES曲面，当水流流经WES曲面后经过宽尾墩3，利用宽尾墩3的墩面无水区对台阶底部进行掺气，大大减小了出现空蚀空化破坏的可能性。