CN103132482B - 一种弯道导流坎结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弯道导流坎结构。包括设置在河床弯道凹岸的导流坎，包括挡水面和背水面，挡水面是一垂直设置的平面，平面一端有凹形弧面与凹岸平滑连接，另一端有凸形弧面与导流坎过流侧面平滑连接；背水面顶部到底部由平滑连接的凸形弧面和凹形弧面构成。本发明导流坎挡水面和背水面分别设计，挡水面顶部用圆弧过渡，防止水流飞溅进一步减少水流超高现象；导流坎挡水面两端均分别采用圆弧面与凹岸和过流侧面平滑连接，降低了水流阻力；导流坎的背水面用两段圆弧连接，让水流平顺地过渡到渠底，便于下一个导流坎有效地导流，消除了空蚀破坏。采用本发明导流坎结构能保证泄洪弯道充分降低超高，顺利泄流，保证水流平顺和延长建筑物使用寿命。

Description

一种弯道导流坎结构

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，尤其属于水利工程技术中河流河床治理结构设计技术领域，特别涉及一种控制弯道水流超高的导流坎结构设计。

背景技术

在实际水利工程中，由于地形地质的原因，急流弯道广泛地存在于溢洪道、泄洪涵洞、引水工程、河流航道、溃坝等工程。急流弯道一般由于坡度陡、水流速度快、水流冲刷厉害等原因，导致生产事故频发。如部分弯道水流贴着凹岸壁面流动，而凸岸基本上却处于无水状态，导致凹岸水流翻出边墙，将下游泄水道冲毁，将陡坡底板基础掏空，严重影响工程的正常运行。

目前，对于弯道水流的超高更多的是关注其控制超高，而对于其过流能力和综合运行能力关注不够，如斜槛法不能有效地过流、复合曲线法只能适用于特定渠道，斜底法过流比较小等。导流坎设计结构也简单，如中国专利CN200720033539.2，其底坎由所述的长坎和短坎构成，其不符合流线型设计，容易遭到破坏，水流很难平顺地落在底部，导流的效果不好。底坎背面悬空，更容易遭受空蚀破坏。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种弯道导流坎结构。本发明要解决的问题是提供一种最大可能减少过流影响、结构更合理、控制水流超高更有效的弯道导流坎结构。

本发明通过以下技术方案实现：

弯道导流坎结构，包括设置在河床弯道凹岸的导流坎，导流坎包括挡水面和背水面，其特征是：所述挡水面是一垂直设置的平面，平面一端有凹形弧面与凹岸平滑连接，另一端有凸形弧面与导流坎过流侧面平滑连接；背水面顶部到底部由平滑连接的凸形弧面和凹形弧面构成。

所述导流坎挡水面截面一种结构为矩形。

所述导流坎挡水面截面还可以为梯形，梯形与凹岸连接一端的高度高于另一端。

所述导流坎挡水面截面还可以为直角三角形，三角形一直角边与凹岸连接。

进一步所述导流坎挡水面顶部有圆弧过渡面。

上述导流坎挡水面与凹岸连接一端的高度是水深的0.1至0.5倍。

上述导流坎背水面凸形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的1至5倍。

上述导流坎背水面凹形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的3至9倍。

本发明有益性，本发明导流坎挡水面和背水面分别设计，导流坎挡水面的顶部用圆弧过渡，可有效防止水流飞溅，在相同高度的导流坎结构中，顶部圆弧结构可进一步减少水流超高现象，导流坎挡水面两端均分别采用圆弧面与凹岸和过流侧面平滑连接，降低了水流阻力；导流坎的背水面用两段圆弧连接，让水流平顺地过渡到渠底，便于下一个导流坎有效地导流，消除了空蚀破坏。采用本发明导流坎结构能保证泄洪弯道充分降低超高，顺利泄流，保证水流平顺和延长建筑物使用寿命。

附图说明

图1是本发明导流坎在河流弯道布置示意图；

图2是本发明导流坎底面结构示意图；

图3是本发明导流坎一种立体结构示意图；

图4是本发明导流坎挡水面和背水面横截面结构示意图，即图3EE截面结构示意图；

图5是本发明导流坎另一种挡水面和背水面横截面结构示意图，即图3EE截面另一种结构示意图；

图6是本发明导流坎矩形挡水面截面示意图，即图3CC截面结构示意图；

图7是本发明导流坎梯形挡水面纵截面示意图，即图3CC截面另一种结构示意图；

图8是本发明导流坎三角形挡水面纵截面示意图，即图3CC截面又一种结构示意图。

图中，1是导流坎，1a是挡水面，1b是背水面，1c是凹岸连接侧面，1d是过流侧面，2是导流区，3是过流区，6是凹岸，7是凸岸，B是河床宽度，F是水流方向，L是导流坎长度，h2是导流坎挡水面与凹岸连接端高度，R1是挡水面凸形弧面，R2是背水面凸形弧面，R3是背水面凹形弧面，R4是挡水面顶部弧面，R5是挡水面凹形弧面。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改进和调整属于本发明保护的范围。

实施例1

弯道导流坎结构，包括设置在河床弯道凹岸6的导流坎1，导流坎1包括挡水面1a和背水面1b，挡水面1a是一垂直设置的平面，平面一端有凹形弧面R5与凹岸6平滑连接，另一端有凸形弧面R1与导流坎1过流侧面1d平滑连接；背水面1b顶部到底部由平滑连接的凸形弧面R2和凹形弧面R3构成，本例导流坎1挡水面1a截面为矩形，顶部可以有圆弧过渡的顶部弧面R4。

结合图1、图2、图3、图4，图5和图6，图1是本发明导流坎1在河流弯道布置示意图，图2是本发明导流坎1底面结构示意图，图3是本发明导流坎1一种立体结构示意图，图4是本发明导流坎1挡水面1a和背水面1b横截面结构示意图，即图3EE截面结构示意图，图5是本发明导流坎1另一种挡水面1a和背水面1b横截面结构示意图，即图3EE截面另一种结构示意图,图6是本发明导流坎1矩形挡水面1a截面示意图，即图3CC截面结构示意图。

如图1所示，在河流弯道凹岸6一侧，可等距离倾斜设置多组导流坎1，如图中导流坎1长度方向与水流方向F夹角大于90度，通常导流坎1过流侧面1d顺水流方向F布置且过流侧面1d与凸岸7的最小距离为河流河床宽度B的六分之一至二分之一。

如图2所示，导流坎1的底面呈不规则的平行四边形，导流坎1的一侧面是与凹岸6连接的凹岸连接侧面1c，挡水面1a与凹岸连接侧面1c有凹形弧面R5连接，在图3中表示出凹形弧面R5为柱状弧形与凹岸6平滑连接；挡水面1a与过流侧面1d有凸形弧面R1连接，在图3中表示出凸形弧面R1为柱状弧形平滑连接挡水面1a与过流侧面1d。

如图3所示，导流坎1的立体结构示意图，结合图2，本例挡水面1a的CC纵截面、即沿长度L方向的截面为矩形，挡水面1a表面包括两端柱状弧形的凹形弧面R5和凸形弧面R1；结合图4，背水面1b顶部到底部由平滑连接的凸形弧面R2和凹形弧面R3构成。

本发明导流坎1挡水面高度是水深的0.1至0.5倍，当水流通过河流弯道时，受多组导流坎1的缓阻导流，流向凹岸6的水流导向凸岸7，水流能比较流畅地流向下游，保证了泄洪弯道能充分降低超高，同时又能顺利泄流，保证水流平顺和延长建筑物使用寿命。本发明导流坎1在实际应用中淹没于水流中，导流坎1挡水面1a两端的柱状弧形凹形弧面R5和凸形弧面R1、背水面1b顶部到底部平滑连接的凸形弧面R2和凹形弧面R3均很好地减缓水流冲击和避免形成更复杂的流态，让水流平顺地过渡到渠底，便于下一个导流坎有效地导流。本例中导流坎背水面凸形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的1至5倍；导流坎背水面凹形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的3至9倍。

图5中，导流坎1挡水面1a顶部可以有圆弧过渡的顶部弧面R4，导流坎1挡水面1a的顶部用圆弧过渡，防止水流飞溅，减少阻力，更有利于过流。

实施例2

结合图1、图2、图3、图4、图5和图7，本例导流坎1两端侧面的高度不同，在图3的CC纵截面形成梯形结构，如图7所示。导流坎1其他各弧形面、平面均与实施例1相同，只需要根据挡水面1a不同的高度平滑连接即可。降低过流侧面1d的高度可以提高过流能力。

实施例3

结合图1、图2、图3、图4、图5和图8，本例导流坎1在图3的CC纵截面形成直角三角形结构，如图8所示，导流坎1无过流侧面1d，背水面1b与挡水面1a形成的倾斜顶部平滑连接。导流坎1其他各弧形面、平面均与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种弯道导流坎结构，包括设置在河床弯道凹岸的导流坎，导流坎包括挡水面和背水面，其特征是：所述挡水面是一垂直设置的平面，平面一端有凹形弧面与凹岸平滑连接，另一端有凸形弧面与导流坎过流侧面平滑连接；背水面顶部到底部由平滑连接的凸形弧面和凹形弧面构成。

2.根据权利要求1所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎挡水面截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎挡水面截面为梯形，梯形与凹岸连接一端的高度高于另一端。

4.根据权利要求1所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎挡水面截面为直角三角形，三角形一直角边与凹岸连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎挡水面顶部有圆弧过渡面。

6.根据权利要求5所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎挡水面与凹岸连接一端的高度是水深的0.1至0.5倍。

7.根据权利要求6所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎背水面凸形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的1至5倍。

8.根据权利要求6所述的弯道导流坎结构，其特征是：所述导流坎背水面凹形弧面的弧面半径是挡水面与凹岸连接一端高度的3至9倍。