CN101349046B - 坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式，该消能工形式是由大坝上位于不同水平面上，并呈交错排列用于泄洪的表孔和中孔组成，其特征在于表孔和中孔的出口段同时逐渐收窄以形成窄缝，且大坝中孔的出口段延伸悬臂伸出坝身。由于本发明能使坝身表、中孔的水流沿程横向收缩、纵向扩散，在空中呈窄而高且长的流态，同时互相穿插而不发生碰撞或少碰撞，因而既避免或减弱了因水流空中碰撞所造成的泄洪雾化，又大大降低了水垫塘底板受到的冲击动压，保障工程的正常运行和安全，同时还可减少开挖狭窄河岸的工程量，从而大大降低成本、缩短工程工期，达到快速投入运行的目的。
Description
技术领域
本发明属于水利工程中坝身泄洪消能工形式技术领域，具体涉及一种全新的坝身窄缝无碰撞泄洪消能的消能工形式。
背景技术
我国大部分水能资源集中在西南地区，该地区水能资源的突出特点是水头高、流量大、河谷狭窄，因此修建高坝工程是开发和利用该地区的水能资源的重要手段。而泄洪消能又是我国高坝工程建设中需要解决的非常突出的关键性技术问题。因为能充分处理好高坝工程建设中泄洪消能的问题，不仅可以确保大坝的安全，保证水电站的运转发电，还可以确保周边水工建筑物的安全，防止下游河道的严重冲刷，为国民生产和人民生活造福。
目前，高拱坝坝身泄洪消能方式多采用坝身孔口挑流或跌流+水流空中碰撞+下游水垫塘的联合泄洪消能形式。这些泄洪消能形式虽然能发挥一定的泄洪消能作用，但都不同程度存在着这样或那样的问题。如跌流+水流空中碰撞+下游水垫塘的联合泄洪消能形式，由于坝身下泄水流会对水垫塘底板造成较大的冲击动压，如过大且靠近坝脚的话，则会在水垫塘中形成较大冲坑，从而威胁大坝的安全。又如狭窄河谷中建设的高坝采用坝身孔口挑流泄洪消能，挑流水舌的雾化是一个不容忽视的问题，尤其是坝身表深孔挑跌流水舌在空中的碰撞消能，虽然挑跌下落的水舌获得了充分扩散，大大降低了水流对水垫塘底板的冲击动压，对大坝的安全极为有利，但水流在空中碰撞消能更加剧了泄洪雾化问题，从而使因泄洪雾化所引起的非自然性降雨的强度及范围大大增加，对坝体及下游岸坡都会造成威胁甚至破坏。
发明内容
本发明的目的是针对落差大(坝高在300米量级)、河谷狭窄、单宽流量大等特点的水利工程的泄洪消能存在的上述问题，提供一种坝身窄缝无碰撞泄洪消能的消能工形式。
为了能达到本发明目的，本发明人经过了对已有技术的仔细研究和实验，发现在狭窄河谷中建设的高坝，要有效减轻下泄水流对水垫塘底板的冲击压力，须尽量分散下泄水流，减小入射水流在水垫塘单位面积上的集中强度；而对于高拱坝坝身表、中孔泄洪水流空中碰撞消能时造成雾化严重的问题，其解决的最好办法就是在保证泄洪水流充分分散从而尽量不增加泄洪水流对水垫塘底板的冲击动压的前提下，使高拱坝坝身表、中孔在泄洪时水流空中无碰撞。有鉴于此，本发明提供了一种坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式，该消能工形式是由大坝上位于不同水平面上，并呈交错排列用于泄洪的表孔和中孔组成，其特征在于表孔和中孔的出口段同时逐渐收窄以形成窄缝，使坝身表、中孔的水流沿程横向收缩、纵向扩散，在空中呈窄而高且长的流态。
由于本发明利用了收缩式消能工能收缩水流的特性，使大坝上表孔和中孔的出口段同时逐渐收窄形成了窄缝，因而使下泄水流在空间沿垂向及河道纵向方向上扩散和拉伸，空中相互穿插并在水垫塘中分区入水，寻求到了一种既充分利用河道纵向空间，使表、中孔挑流出的水舌无碰撞或少碰撞，从而避免了因水流空中碰撞所产生的雾化问题，大大降低整个工程泄洪雾化的强度，又尽可能保证水流对水垫塘消能池的底板冲击动压较小的适合狭窄河谷地区工程特点的泄洪消能新形式。
为了进一步分散下泄水流的冲击动压，本发明还在图1所示的原大坝中孔的基础上，将该消能工形式中的大坝中孔的出口段延伸悬臂伸出坝身，这样就可使从中孔出来已呈窄而高且长的下泄水流挑距增加，与从大坝上表孔流出的也呈窄而高且长水流互相穿插，落水点相互错开，并增加水流在水垫塘中的纵向入水范围，将洪水合理地安全渲泄到更远处的下游河段，提高水垫塘参与泄洪消能的水体积，以更大程度地减轻对水垫塘形成的冲击压力和脉动压力，保障大坝工程的正常运行和安全。
由于本发明提供的坝身窄缝无碰撞泄洪消能泄洪消能的消能工形式能使坝身表、中孔水流沿程横向收缩，因而既可以避免水流冲击岸边，又可减少开挖狭窄的河岸的工程量，从而大大降低成本、缩短工程工期，达到快速投入运行的目的。
附图说明
图1为已有的高拱坝泄洪系统平面布置示意图；图2为本发明设计的高拱坝坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式的系统平面布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出实施例并对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
如图2所示，本实施例给出的坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式是将大坝1上位于不同水平面上，并呈交错排列用于泄洪的表孔2和中孔3的出口段两侧壁同时逐渐收窄以形成窄缝，且大坝1中孔3的出口段延伸悬臂伸出坝身。
Claims (1)
1.一种坝身窄缝无碰撞泄洪消能工形式，该消能工形式是由大坝(1)上位于不同水平面上，并呈交错排列用于泄洪的表孔(2)和中孔(3)组成，其特征在于表孔(2)和中孔(3)的出口段同时逐渐收窄以形成窄缝，中孔(3)的出口段延伸悬臂伸出坝身，使坝身表、中孔(2、3)的水流沿程横向收缩、纵向扩散，在空中呈窄而高且长的流态。
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