CN205100180U - 一种溢洪道泄槽段弯道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种溢洪道泄槽段弯道结构，包括控制堰、泄槽反弧段和泄槽直线段，泄槽反弧段连接在控制堰的下游，泄槽直线连接在泄槽反弧段的下游，泄槽反弧段内设有导流墙，导流墙与泄槽反弧段的底板整体浇筑；导流墙的上游端和下游端分别伸具有向外的延伸段，使得导流墙的起点和终点分别与泄槽反弧段的起点和终点之间具有一定的间距。本实用新型的弯道结构改善了溢洪道弯道处的水流条件，减少溢洪道弯道段水面的横向比降，消减急流冲击波，使溢洪道弯道段内及出口水流均匀；该结构简单，施工便捷，同时工程投资较其它结构有较大的降低。

Description

一种溢洪道泄槽段弯道结构

技术领域

本实用新型涉及一种溢洪道泄槽段弯道结构，主要适用于因地形地质条件导致溢洪道泄槽段结构设计成弯道的中低水头水利水电工程。

背景技术

溢洪道是水利水电枢纽工程的重要组成部分,一般包括进水段、控制段、泄槽段、消能段和出水段。槽段是控制段与消能防冲设施段的连接部分，其工作特点是落差大、纵坡陡、水流呈急流状态。因此，在平面布置时要求泄槽尽量顺直、等宽和对称，以避免和减少水流冲击波对水流的扰动。但在实际工程中，由于受地形、地质等方面的限制，往往需要在泄槽段设置弯道。由于急流弯道的环流特性，急流通过弯道时，水流流态将恶化。弯道水流不仅受离心力作用使凹侧水深加大、凸侧水深减少，造成泄槽横断面内流量分布不均，而且由于边墙的改向，在弯道内会产生横向冲击波，使弯道水流更加紊乱，如不采取工程措施加以消减，大流量时就可能会造成漫顶事故，这不仅影响汛期水库泄洪，而且还对溢洪道的安全运行造成威胁。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的问题，提供一种溢洪道泄槽段弯道结构，能有效改善转弯段泄槽及下游消能段的水力条件，增加了工程的安全性和可靠性，具有良好的应用前景。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种溢洪道泄槽段弯道结构，包括控制堰、泄槽反弧段和泄槽直线段，所述泄槽反弧段连接在所述控制堰的下游，所述泄槽直线连接在所述泄槽反弧段的下游，所述泄槽反弧段内设有导流墙，导流墙与泄槽反弧段的底板整体浇筑；所述导流墙的上游端和下游端分别伸具有向外的延伸段，使得导流墙的起点和终点分别与泄槽反弧段的起点和终点之间具有一定的间距。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述导流墙的顶部为半圆形。

所述导流墙的上游墩头为向下游倾斜的圆锥或圆柱形斜面，所述导流墙的下游墩头为向上游倾斜的圆锥或圆柱形斜面。

所述导流墙的高度h满足以下关系式：

，，

为凹、凸侧边墙水面的高差值；

为超高系数，根据泄槽反弧段的断面形式和弯道曲线连接形式确定，取值范围为0.5~1.0；

v为泄槽反弧段起始断面的平均流速；

b为泄槽反弧段水面宽度；

g为重力加速度；

R为泄槽反弧段半径。

所述导流墙采用钢筋混凝土结构，其断面为矩形。

所述泄槽反弧段的边墙收缩角，满足以下关系式：

其中，为经验系数，一般取值3.0；

为泄槽反弧段起、止断面的平均弗劳德系数；

为泄槽反弧段起、止断面的平均水深；

为泄槽反弧段起、止断面的平均流速。

所述泄槽反弧段与所述控制堰之间设有直线缓槽连接段，所述直线缓槽连接段的长度为0~80m，所述直线缓槽连接段的底坡坡度在0.001~0.005之间。

所述泄槽反弧段的反弧半径不小于100m。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的弯道结构改善了溢洪道弯道处的水流条件，减少溢洪道弯道段水面的横向比降，消减急流冲击波，使溢洪道弯道段内及出口水流均匀；该结构简单，施工便捷，同时工程投资较其它结构有较大的降低。

附图说明

图1是溢洪道泄槽弯道段设置导流墙的示意图，用于导流墙水力学弯道处水面超高的计算。

图2是本实用新型的平面示意图。

图3是图2的A部位放大图。

图4是图3的B-B剖视图。

图5是图2的C部位放大图。

图6是图5的D-D剖视图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的溢洪道泄槽段弯道结构，包括控制堰101、泄槽反弧段1和泄槽直线段102，泄槽反弧段1连接在控制堰101下游，泄槽反弧段1与控制堰101之间设有直线环槽连接段2，在工程中，如果地形地质条件允许，一般情况下均在泄槽反弧段1与控制堰101之间设置直线缓槽连接段2，直线缓槽连接段2的长度D1一般在0~80m之间(0表示不设置缓槽连接段)，直线缓槽连接段2的底坡坡度在0.001~0.005之间，其作用是使经控制堰后的不规则水流平稳后归槽至泄槽转弯段，具体的取值根据工程的具体情况及相应的水力学模型试验论证确定。泄槽反弧段1的下游连接泄槽直线段102。

泄槽反弧设计对整个溢洪道泄流的效果影响较大，反弧设计主要包括三部分：反弧与控制堰之间是否设置直线缓槽连接段、反弧半径、边墙收缩角。在工程中，如果地形地质条件允许，一般情况下均在反弧与控制堰之间设置直线缓槽连接段，缓槽段底坡坡度在0.001~0.005之间，其作用是使经控制堰后的不规则水流平稳后归槽至泄槽转弯段，缓槽连接段连接长度D1一般在0~80m之间(0表示不设置缓槽连接段)，具体的取值根据工程的具体情况及相应的水力学模型试验论证确定；泄槽转弯段反弧半径应根据工程的布置情况，结合水力学模型试验综合确定，一般情况下反弧半径R不应小于100m；边墙收缩角主要是控制转弯段起始点的偏转程度，一般根据下式计算得到：

(1)

式中：为边墙收缩角；

为经验系数，一般取值3.0；

为收缩段起、止断面的平均弗劳德系数；

为收缩段起、止断面的平均水深；

为收缩段起、止断面的平均流速。

值不易过大，否则影响收缩段的水流流态、边墙冲击力也会过大，因此《溢洪道设计规范》(DL/T5166-2002)明确规定，值应经计算及水力学模型试验综合确定，根据工程经验，值在20°以内。

泄槽反弧段1内设有导流墙3，溢洪道泄槽弯道段加设导流墙的目的是为了改善溢洪道的水流条件，减少溢洪道弯道段水面的横向比降，消减急流冲击波，使溢洪道弯道段出口水流均匀。

不设置导流墙时，水力学弯道处水面超高的计算公式为：

(2)

设置导流墙时，水力学弯道处水面超高的计算公式为：

(3)

如图1所示，可见，；因此结合上式(1)、(2)可以得到，即弯道泄槽设置导流墙后水面超高降低，凹岸和凸岸的水面差得到了改善，水面横向比降降低，流速分布更为均匀。

为确保下泄水流能平顺归入设置导流墙的转弯段泄槽内，导流墙的前段适当前移，距离转弯段的起点距离为D2，一般取值在3~10m之间，如果转弯段前不设置缓槽连接段，则D2=0m；同时为确保经转弯段的水流能够平顺下泄到下部的结构中，导流墙的末端应适当加长，加长距离为D3，一般取值在3~10m之间。上述D2、D3取值均为工程经验值，具体的工程中取值多少，应经水力学模型试验综合论证确定。

导流墙高度设计：导流墙3的高度对弯道水流调整起着重要的作用，墙高度过低，“导流”效果不明显；墙体过高，虽然“导流”效果好，但增加了工程量，经济性差。一般工程设计中，导流墙3的高度h可按下述公式计算：

(4)

(5)

式中，为凹、凸侧边墙水面的高差值；

为超高系数,根据断面形式和弯道曲线连接形式确定，取值范围为0.5~1.0；

v为弯道段起始断面的平均流速；

b为泄槽段水面宽度；

g为重力加速度；

R为弯道轴线半径。

经(4)、(5)式计算得出的导流墙高度h值，需经水力学模型试验综合论证后确定。

导流墙采用钢筋混凝土结构，断面形式可采用矩形，因导流墙顶部可以过水，顶部做成半圆形。导流墙上、下游墩头结构形式对进、出弯道水流有一定的影响,特别是导流墙上游，由于受泄槽内水流冲击波的作用，圆形和矩形直立导流墙墩头，水流直冲墩头而产生较高的水舌。因此，导流墙上游墩头应做成向下游倾斜、下游墩头向上游倾斜的圆锥或圆柱形斜面，图中r表示导流墙墩头的圆形或圆柱形直径。

Claims (8)

1.一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述弯道结构包括控制堰、泄槽反弧段和泄槽直线段，所述泄槽反弧段连接在所述控制堰的下游，所述泄槽直线连接在所述泄槽反弧段的下游，所述泄槽反弧段内设有导流墙，导流墙与泄槽反弧段的底板整体浇筑；所述导流墙的上游端和下游端分别伸具有向外的延伸段，使得导流墙的起点和终点分别与泄槽反弧段的起点和终点之间具有一定的间距。

2.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述导流墙的顶部为半圆形。

3.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述导流墙的上游墩头为向下游倾斜的圆锥或圆柱形斜面，所述导流墙的下游墩头为向上游倾斜的圆锥或圆柱形斜面。

4.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述导流墙的高度h满足以下关系式：

，，

为凹、凸侧边墙水面的高差值；

为超高系数，根据泄槽反弧段的断面形式和弯道曲线连接形式确定，取值范围为0.5~1.0；

v为泄槽反弧段起始断面的平均流速；

b为泄槽反弧段水面宽度；

g为重力加速度；

R为泄槽反弧段半径。

5.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述导流墙采用钢筋混凝土结构，其断面为矩形。

6.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述泄槽反弧段的边墙收缩角，满足以下关系式：

其中，为经验系数，一般取值3.0；

为泄槽反弧段起、止断面的平均弗劳德系数；

为泄槽反弧段起、止断面的平均水深；

为泄槽反弧段起、止断面的平均流速。

7.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述泄槽反弧段的反弧半径不小于100m。

8.如权利要求1所述的一种溢洪道泄槽段弯道结构，其特征在于：所述泄槽反弧段与所述控制堰之间设有直线缓槽连接段，所述直线缓槽连接段的长度为0~80m，所述直线缓槽连接段的底坡坡度在0.001~0.005之间。