CN102912771B - 用于掺气减蚀的x型宽尾墩后的台阶面局部边墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，属于水利水电工程领域。所述台阶面局部边墙是在X型宽尾墩后设置的一道混凝土墙结构，它与X型宽尾墩相连接；台阶面局部边墙上游侧高度与X型宽尾墩末端开口高度相同，其下游侧高度与上游侧高度相同，或小于上游侧高度；其台阶面局部边墙长度为X型宽尾墩末端延伸至前3~4级台阶长度。本发明所述台阶面局部边墙与X型宽尾墩加台阶溢流面的消能方式联合使用，其掺气减蚀效果好；且结构简单，且易于设计施工；由于制作材料为常规混凝土，因而造价低廉。

Description

用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙
技术领域
本发明涉及水利水电工程中掺气减蚀设施，特别涉及一种水利工程中用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，属于水利水电工程领域。
背景技术
水利水电工程中，宽尾墩通常设置在溢流堰顶，形成堰顶收缩射流，并在消力池中形成剧烈掺气的三元水跃，从而提高了消能率。X型宽尾墩是在常规宽尾墩底部开一道2～3m高的斜口后形成，它的其它部分与常规宽尾墩完全相同，但其优点却表现得比较突出。第一，下开口的X型宽尾墩使其底部比常规宽尾墩多出一个水垫层，因而消力池底板冲击压强却比常规宽尾墩最大可减小约30％；第二，小流量泄洪不出现冲砸坝面问题，大流量泄洪与常规宽尾墩完全相同；第三，X型宽尾墩与台阶坝面联合使用，消能率至少提高约5％～10％，特别是施工期渡汛，台阶坝面可以直接过流，在节约投资同时，也节约了工期。
20世纪80年代美国修建柳溪坝(Willow Creek Dam)时推出一种碾压混凝土新工艺(RCC)，结合碾压混凝土的施工过程，可以方便地修建溢流面台阶，故台阶式溢流坝也因此产生。资料统计发现，早期台阶式溢流坝坝高均不足100m，台阶的单宽流量最大只有30m3/(s·m)。如果溢流坝坝高上升至百米以上，单宽流量超过100m3/(s·m)，台阶坝面将出现空蚀破坏，如我国丹江口水库利用施工预留台阶单宽流量超过100m3/(s·m)，汛后检查发现，台阶坝面多处出现空蚀破坏。如何解决台阶式溢流坝在增加坝高时不会出现大单宽流量泄洪空蚀破坏问题，是一个值得探索的课题。
传统X型宽尾墩加台阶溢流坝的消能模式结合了X型宽尾墩及台阶溢流坝的优势，但在台阶面，同样存在掺气不畅，易出现空蚀破坏的问题。本课题正是为解决这个问题作出的本发明。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，该台阶面局部边墙为设置于X型宽尾墩后的一道混凝土墙结构，该混凝土墙与X型宽尾墩相连接。通过试验研究分析，获得了理想的局部边墙体型；该X型宽尾墩后的台阶面局部边墙其结构简单，掺气效果良好，起到了掺气减蚀作用。
为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案来实现的。
本发明提出的用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，其特征在于所述台阶面局部边墙是在X型宽尾墩后设置的一道混凝土墙结构，所述台阶面局部边墙即混凝土墙与X型宽尾墩相连接；所述台阶面局部边墙上游侧高度与X型宽尾墩的末端开口高度相同；其台阶面局部边墙长度为X型宽尾墩末端延伸至前3～4级台阶的长度。
上述技术方案中，所述台阶面局部边墙下游侧高度与台阶面局部边墙上游侧高度相同，或小于台阶面局部边墙上游侧高度。
上述技术方案中，所述X型宽尾墩后设置的台阶面局部边墙即混凝土墙，对于有多个X型宽尾墩的布置形式，其每个X型宽尾墩后均应设置台阶面局部边墙即混凝土墙。
本发明所设计的台阶面局部边墙即混凝土墙与X型宽尾墩加台阶溢流面的消能方式联合使用。
本发明的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙具有以下特点及有益的技术效果：
1、本发明设置的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙-即混凝土墙与X型宽尾墩加台阶溢流面的消能方式联合使用，其掺气效果好。
2、本发明由于设置的台阶面局部边墙-即混凝土墙的作用，在水电工程中出宽尾墩的水流不再向两侧坦化，从而在台阶溢流坝两侧形成稳定的掺气空腔，以达到掺气减蚀的目的。
3、本发明设置的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙-即混凝土墙，其结构简单，极易于设计施工。
4、本发明设置的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙-即混凝土墙，由于制作材料为常规混凝土，因而造价低廉。
附图说明
图1是本发明X型宽尾墩后的台阶面局部边墙的平面结构示意图；
图2是本发明X型宽尾墩后的台阶面局部边墙的剖面结构示意图；
图3是图2中的台阶面局部边墙的详图；
图4是在某水电工程上使用本发明的台阶面局部边墙的平面布置示意图；
图5是在某水电工程上使用本发明的台阶面局部边墙的剖面布置示意图。
图中，1—台阶面局部边墙、2—X型宽尾墩、3—台阶溢流面、f—台阶面局部边墙上游侧高度、e—台阶面局部边墙下游侧高度、d—台阶面局部边墙长度。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体应用在某水利工程上的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为是对本发明保护范围的任何限定。
本发明的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，其平面结构如图1所示，剖面结构如图2所示；所述台阶面局部边墙1是在X型宽尾墩2后设置的一道混凝土墙结构，该混凝土墙与X型宽尾墩2相连接；其台阶面局部边墙上游侧高度f与X型宽尾墩2的末端开口高度相同，其台阶面局部边墙1下游侧高度e稍小于其台阶面局部边墙1上游侧高度f，台阶面局部边墙1长度d为X型宽尾墩2末端延伸至前3～4级台阶长度；所述X型宽尾墩2后设置的台阶面局部边墙1即混凝土墙，对于有多个X型宽尾墩2的布置形式，其每个X型宽尾墩2后面均应设置一道台阶面局部边墙-混凝土墙。本发明所设计的台阶面局部边墙-混凝土墙与X型宽尾墩2加台阶溢流面3的消能方式联合使用，其掺气减蚀效果良好。
实施例
本实施例采用图4及图5所示的X型宽尾墩2后的台阶面局部边墙-平面布置图和剖面布置图，具体应用在某水电站的实例。
本实施例中所述某水电站最大坝高138m，装机容量2000MW，校核洪水洪峰流量为17500m3/s，上下游水位差约62m，最大下泄总功率约10616MW，最大单宽流量178m3/(s·m)，采用X型宽尾墩2加台阶溢流面的消能模式，该工程中间隔墩宽度a为5.0m，长度为43.2m，即从桩号坝横0-006.000到桩号坝横0+037.200，边墩宽度b为4.0m，两墩之间的溢流宽度c为13m。本实施例在X型宽尾墩2后设置的台阶面局部边墙1即混凝土墙与X型宽尾墩2相连，根据实际经验分析确定：其台阶面局部边墙1-混凝土墙上游侧高度f与X型宽尾墩2末端开口高度相同，均设置为2.2m，其台阶面局部边墙1-混凝土墙下游侧高度e设置为1.8m，其台阶面局部边墙1长度d即混凝土墙长度设置为5.4m，在X型宽尾墩2后所设置的台阶面局部边墙1经试验表明，采用该台阶面局部边墙后，其台阶两侧形成了稳定的掺气空腔，达到了掺气减蚀的目的。

Claims (3)

1.一种用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，其特征在于所述台阶面局部边墙(1)是在X型宽尾墩(2)后设置的一道混凝土墙结构，所述台阶面局部边墙(1)即混凝土墙与X型宽尾墩(2)相连接；所述台阶面局部边墙(1)上游侧高度(f)与X型宽尾墩(2)的末端开口高度相同；台阶面局部边墙(1)长度为X型宽尾墩(2)末端延伸至前3～4级台阶的长度。
2.根据权利要求1所述用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，其特征在于所述台阶面局部边墙(1)下游侧高度(e)与台阶面局部边墙(1)上游侧高度(f)相同，或小于台阶面局部边墙(1)上游侧高度(f)。
3.根据权利要求1或2所述用于掺气减蚀的X型宽尾墩后的台阶面局部边墙，其特征在于所述X型宽尾墩(2)后设置的台阶面局部边墙(1)即混凝土墙，对于有多个X型宽尾墩(2)的布置形式，其每个X型宽尾墩(2)后均应设置台阶面局部边墙(1)即混凝土墙。
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