CN110359433B - 一种水库堤坝泄洪自动保护结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水库堤坝泄洪自动保护结构及其应用方法，包括开设在坝体上的泄洪通道，与泄洪通道活动挡止配合设置有连接控制单元的闸门，泄洪通包括上层通道和下层通道，下层通道的出水口和上层通道的出水口分别设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第一导流槽和第二导流槽，第二导流槽的长度大于第一导流槽的长度，上层通道的流通高度小于下层通道的流通高度，上层通道出水口的上方铰接设置有弧形的挡流板，挡流板的外侧与坝体的后壁之间铰接有与控制单元相连的遥控液压伸缩杆。本发明能够有效阻挡雾化水汽的传播，不仅可避免有害小气候的形成，而且还能通过控制单元的调控使泄洪口的雾化水汽形成对下游有利的小气候。

Description

一种水库堤坝泄洪自动保护结构及其应用方法

技术领域

本发明涉及泄洪技术领域，特别是指一种水库堤坝泄洪自动保护结构及其应用方法。

背景技术

泄洪即排泄洪水。由于持续性强降雨导致水库超水位，为避免水漫洪溢，或库坝、堤堰溃塌而造成严重的灾害，开闸向下游泄洪区排水。在泄洪的过程中巨大的水压会冲击闸门和泄洪口下游，对坝体和泄洪口造成严重水压冲击，严重影响堤坝的寿命。为了降低泄洪时水流对坝体的冲击，采用倾斜向上的泄洪方式，使经过泄洪口的水流向上流出，这样既能降低泄洪水的势能，又能降低对坝体造成的冲击力，进而延长坝体的安全使用寿命。

但是这种向上倾斜泄洪的方式会形成严重的泄洪雾化水汽，泄洪口的雾化水汽会形成局部小气候，会对下游的正常气候造成严重影响。当泄洪量较大时，泄洪口周边会发生强降雨，会严重影响发电站内设备的安全性，还会严重影响下游两岸的边坡稳定性。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种水库堤坝泄洪自动保护结构及其应用方法，解决了现有泄洪方式容易形成局部气候对发电站及下游造成破坏性影响的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种水库堤坝泄洪自动保护结构，包括开设在坝体上的泄洪通道，与泄洪通道活动挡止配合设置闸门，与闸门相配合设置有控制单元，泄洪通道内设置有分流层，分流层将泄洪通道分隔为上层通道和下层通道，下层通道的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第一导流槽，上层通道的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第二导流槽，第二导流槽的长度大于第一导流槽的长度，所述上层通道的流通高度小于下层通道的流通高度，上层通道出水口的上方铰接设置有弧形的挡流板，挡流板的外侧与坝体的后壁之间铰接有与控制单元相连的遥控液压伸缩杆。

进一步地，所述分流层内开设有与上层通道和下层通道相连通的调节槽，调节槽内设置有可调滑块，坝体上设置有拉动可调滑块沿调节槽上下滑动的调节索。

进一步地，所述可调滑块的底端铰接有活动调节下层通道横截面积的第一挡水板，第一挡水板的长度大于调节槽的宽度。

进一步地，所述第一挡水板铰接设置在可调滑块底端的后侧。

进一步地，所述可调滑块的顶端铰接有活动调节上层通道横截面积的第二挡水板。

进一步地，所述第二挡水板设置在可调滑块顶端的前侧。

进一步地，所述分流层的前端部为弧形结构。

进一步地，所述坝体上开设有调节索通道，调节索穿过调节索通道连接有步进式卷扬机，调节索与调节索通道之间设置有密封圈，步进式卷扬机与述所述控制器相连。

一种水库堤坝泄洪自动保护结构的应用方法，包括水雾消减应用和水雾激发应用，所述水雾消减应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆收缩，直至挡流板与从上层通道流出的水分离，此时从上层通道流出的水形成一个水幕，从下层通道流出的水被笼罩在水幕中；所述水雾激发应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆伸长，直至挡流板与上层通道内流出的水相碰撞激起水雾并使上层通道内流出的水撞向下层通道内流出的水。

进一步地，所述水雾消减应用中和水雾激发应用中，控制器均根据闸门的开度大小控制步进式卷扬机动作，随着闸门开度逐渐增大步进式卷扬机逐渐控制可调滑块下放，直至所述可调滑块的底端与分流层的底端平齐；所述水雾激发应用中，控制器根据闸门的开度的大小及水雾激发量的需求调节遥控液压伸缩杆的伸缩。

本发明改变了传统的泄洪方式，能够有效阻挡雾化水汽的传播，使泄洪口的水雾就近融入水流中，不仅可避免有害小气候的形成，而且还能通过控制单元的调控使泄洪口的雾化水汽形成对下游有利的小气候。所述泄洪通道分为上层通道和下层通道，下层通道为流通面积较大的主泄洪通道，上层通道为流通面积较小的副泄流通道，从副泄流通道流出的水会形成一层水幕，从主泄流通道流出的水会被笼罩在水幕所形成的罩体中，水幕能够有效阻挡雾化的水汽向外扩散。本发明的上层通道和下层通道的横截面积可以联动调节，根据不同的泄水量，调节水幕的厚度，进一步加强水雾阻隔吸收的可靠性。本发明的控制器还能控制遥控液压伸缩杆对上层通道内流出水的流向进行调节，根据实际需要在使上层通道和下层通道流出的水激发出不同量的水雾。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，如图1所示，包括开设在坝体1上的泄洪通道2，与泄洪通道2活动挡止配合设置闸门3，与闸门3相配合设置有控制单元，控制单元能够控制闸门3的开合及开合度大小，在不同的泄洪需求下控制闸门3的状态。

所述泄洪通道2内设置有分流层4，分流层4将泄洪通道2分隔为上层通道2-1和下层通道2-2，上层通道2-1和下层通道2-2均能进行泄洪流水。下层通道2-2的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第一导流槽2-3，从下层通道2-2流出的水，在第一导流槽2-3的作用下倾斜向上扬起呈弧形向下游流出，避免对坝体造成冲击。所述上层通道2-1的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第二导流槽2-4，从上层通道2-1流出的水，在第二导流槽2-4的作用下倾斜向上扬起呈弧形向下游流出。

所述第二导流槽2-4的长度大于第一导流槽2-3的长度，则从上层通道2-1流出的水与从下层通道2-2流出的水会形成两个流水层，并且从下层通道2-2流出的水包位于从上层通道2-1流出的水的下层。

所述上层通道2-1的流通高度小于下层通道2-2的流通高度，则从上层通道2-1流出的水会形成一层水幕，从下层通道2-2内流出的大量的水被包裹在水幕中，则上层通道2-1内流出大量的水激起的水雾会被笼罩在水幕中。水幕不仅能够有效阻挡吸收水雾，而且自身由于水量少，不会激起过多水雾，进而实现了对水雾的有效消除。

所述上层通道2-1出水口的上方铰接设置有弧形的挡流板5，挡流板5的外侧与坝体1的后壁之间铰接有与控制单元相连的遥控液压伸缩杆6。控制器能够控制遥控液压伸缩杆6伸缩，遥控伸缩杆6可带动挡流板5转动，挡流板5可用于拦截上层通道2-1内流出的水并使其改向。当在干旱的季节，下游地区缺水时可利用挡流板5拦截上层通道2-1内流出的水，则能激起一定数量的水雾。另外，经挡流板5拦截的上层通道2-1内流出的水还会改向冲向从下层通道2-2内流出的水，则两层水相互冲击后激起大量的水雾。挡流板5制造出的大量水雾叠加上水自然流动冲击产生的水雾，会在下游产生改善环境的小气候，无需引水等传统操作便可改善下游环境。

实施例2，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述分流层4内开设有与上层通道2-1和下层通道2-2相连通的调节槽4-1，调节槽4-1内设置有可调滑块7，坝体1上设置有拉动可调滑块7沿调节槽4-1上下滑动的调节索8。通过调节索8带动可调滑块7在调节槽4-1内滑动，能够改变上层通道2-1和下层通道2-2的流水截面的比值。

在消减水雾时，可尽量缩减上层通道2-1的流水截面，这样能够形成更加薄的水幕，在有效阻隔水雾的同时，也把自身产生的水雾量降到了最低；在需要增加水雾时，调整可调滑块7的位置，使上层通道2-1的流水截面与下层通道2-2的流水截面的比值尽量接近1，以便于激发出最大量的水雾。

进一步地，所述坝体1上开设有调节索通道9，调节索8穿过调节索通道9连接有步进式卷扬机，调节索8与调节索通道9之间设置有密封圈10，步进式卷扬机与述所述控制器相连。控制器能够根据闸门3的开度更加合理科学通过步进式卷扬机控制可调滑块7的位置，以便达到上述目的的最优效果。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述可调滑块7的底端铰接有活动调节下层通道2-2横截面积的第一挡水板7-1，第一挡水板7-1能够相对可调滑块7转动，还能够随着可调滑块7上下移动。第一挡水板7-1的长度大于调节槽4-1的宽度，当可调滑块7向上移动时，第一挡水板7-1始终有一部分位于下层通道2-2内，位于下层通道2-2内的那部分第一挡水板7-1受水压作用而倾斜朝向出水口，可以防止下层通道2-2内的水压大于上层通道2-1内的水压而将可调滑块7顶起。

本实施例的其他结构与实施例2相同。

实施例4，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述第一挡水板7-1铰接设置在可调滑块7底端的后侧，在水压的作用下第一挡水板7-1始终倾斜朝向出水口。这样的设置方式不仅能够避免调整可调滑块困难，而且能够防止第一挡水板7-1由最低端位置向上移动的时候挡住下层通道2-2过多的流通面积。

本实施例的其他结构与实施例3相同。

实施例5，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述可调滑块7的顶端铰接有活动调节上层通道2-1横截面积的第二挡水板7-2。第二挡水板7-2能够有效调节上层通道2-2的流通面积，避免了直接使用可调滑块7来挡止水流。

本实施例的其他结构与实施例2或3或4相同。

实施例6，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述第二挡水板7-2设置在可调滑块7顶端的前侧，这样能够保证使上层通道2-1内流出的水更多地冲压在可调滑块的上方，进一步保证了可调滑块7不会被水流自动顶起。

本实施例的其他结构与实施例5相同。

实施例7，一种水库堤坝泄洪自动保护结构，所述分流层4的前端部为弧形结构，既能够降低分流的的阻力，又能够有效延长分流层的使用寿命。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3或4或5或6相同。

实施例8，一种水库堤坝泄洪自动保护结构的应用方法，包括水雾消减应用和水雾激发应用，所述水雾消减应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆6收缩，直至挡流板5与从上层通道2-1流出的水分离，此时从上层通道2-1流出的水形成一个水幕，从下层通道2-2流出的水被笼罩在水幕中。下层通道为流通面积较大的主泄洪通道，上层通道为流通面积较小的副泄流通道，从副泄流通道流出的水会形成一层水幕，从主泄流通道流出的水会被笼罩在水幕所形成的罩体中，水幕能够有效阻挡雾化的水汽向外扩散。

所述水雾激发应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆6伸长，直至挡流板5与上层通道2-1内流出的水相碰撞激起水雾并使上层通道2-1内流出的水撞向下层通道2-2内流出的水。当在干旱的季节，下游地区缺水时可利用挡流板5拦截上层通道2-1内流出的水，则能激起一定数量的水雾。另外，经挡流板5拦截的上层通道2-1内流出的水还会改向冲向从下层通道2-2内流出的水，则两层水相互冲击后激起大量的水雾。挡流板5制造出的大量水雾叠加上水自然流动冲击产生的水雾，会在下游产生改善环境的小气候，无需引水等传统操作便可改善下游环境。

本实施例的结构与实施例7相同。

实施例9，一种水库堤坝泄洪自动保护结构的应用方法，所述水雾消减应用中中，控制器根据闸门3的开度大小控制步进式卷扬机动作，随着闸门3开度逐渐增大步进式卷扬机逐渐控制可调滑块7下放，直至所述可调滑块7的底端与分流层4的底端平齐。因为闸门3开度变大，则水流量变大，随着可调滑块7下放则下层通道2-2的水流量变大，上层通道2-1流出的水形成的水幕变厚，可更加可靠地对水雾进行阻隔。

在水雾激发应用中，控制器均根据闸门3的开度大小控制步进式卷扬机动作，随着闸门3开度逐渐增大步进式卷扬机逐渐控制可调滑块7下放，直至所述可调滑块7的底端与分流层4的底端平齐。因为闸门3开度变大，则水流量变大，随着可调滑块7下放则下层通道2-2的水流量变大，上层通道2-1流出的水量也随之变大，进而能够激发出更多的水雾。

另外，在水雾激发应用中，控制器根据闸门3的开度的大小及水雾激发量的需求调节遥控液压伸缩杆6的伸缩，能够激发出不同量的水雾。

本实施例的结构与实施例7相同。

本实施例的其他应用方法与实施例8相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水库堤坝泄洪自动保护结构，包括开设在坝体（1）上的泄洪通道（2），与泄洪通道（2）活动挡止配合设置闸门（3），与闸门（3）相配合设置有控制单元，其特征在于：所述泄洪通道（2）内设置有分流层（4），分流层（4）将泄洪通道（2）分隔为上层通道（2-1）和下层通道（2-2），下层通道（2-2）的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第一导流槽（2-3），上层通道（2-1）的出水口设置有表面为弧形且倾斜向上引流的第二导流槽（2-4），第二导流槽（2-4）的长度大于第一导流槽（2-3）的长度，所述上层通道（2-1）的流通高度小于下层通道（2-2）的流通高度，上层通道（2-1）出水口的上方铰接设置有弧形的挡流板（5），挡流板（5）的外侧与坝体（1）的后壁之间铰接有与控制单元相连的遥控液压伸缩杆（6）；

所述分流层（4）内开设有与上层通道（2-1）和下层通道（2-2）相连通的调节槽（4-1），调节槽（4-1）内设置有可调滑块（7），坝体（1）上设置有拉动可调滑块（7）沿调节槽（4-1）上下滑动的调节索（8）；

所述可调滑块（7）的底端铰接有活动调节下层通道（2-2）横截面积的第一挡水板（7-1），第一挡水板（7-1）的长度大于调节槽（4-1）的宽度。

2.根据权利要求1所述的水库堤坝泄洪自动保护结构，其特征在于：所述第一挡水板（7-1）铰接设置在可调滑块（7）底端的后侧。

3.根据权利要求1或2所述的水库堤坝泄洪自动保护结构，其特征在于：所述可调滑块（7）的顶端铰接有活动调节上层通道（2-1）横截面积的第二挡水板（7-2）。

4.根据权利要求3所述的水库堤坝泄洪自动保护结构，其特征在于：所述第二挡水板（7-2）设置在可调滑块（7）顶端的前侧。

5.根据权利要求4所述的水库堤坝泄洪自动保护结构，其特征在于：所述分流层（4）的前端部为弧形结构。

6.根据权利要求5所述的水库堤坝泄洪自动保护结构，其特征在于：所述坝体（1）上开设有调节索通道（9），调节索（8）穿过调节索通道（9）连接有步进式卷扬机，调节索（8）与调节索通道（9）之间设置有密封圈（10），步进式卷扬机与所述控制器相连。

7.根据权利要求6所述的水库堤坝泄洪自动保护结构的应用方法，其特征在于：包括水雾消减应用和水雾激发应用，所述水雾消减应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆（6）收缩，直至挡流板（5）与从上层通道（2-1）流出的水分离，此时从上层通道（2-1）流出的水形成一个水幕，从下层通道（2-2）流出的水被笼罩在水幕中；所述水雾激发应用中，控制单元控制遥控液压伸缩杆（6）伸长，直至挡流板（5）与上层通道（2-1）内流出的水相碰撞激起水雾并使上层通道（2-1）内流出的水撞向下层通道（2-2）内流出的水。

8.根据权利要求7所述的水库堤坝泄洪自动保护结构的应用方法，其特征在于：所述水雾消减应用中和水雾激发应用中，控制器均根据闸门（3）的开度大小控制步进式卷扬机动作，随着闸门（3）开度逐渐增大步进式卷扬机逐渐控制可调滑块（7）下放，直至所述可调滑块（7）的底端与分流层（4）的底端平齐；所述水雾激发应用中，控制器根据闸门（3）的开度的大小及水雾激发量的需求调节遥控液压伸缩杆（6）的伸缩。

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