CN213926160U - 一种中型闸坝面流消能实用堰结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中型闸坝面流消能实用堰结构，包括设于河中地基上的堰体,所述堰体由椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾组成，椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾根据水流流向依次由上游向下游连接设置，所述反弧挑坎堰尾的鼻坎挑角为15°。本实用新型通过在出口处的反弧挑坎堰尾设置15°的鼻坎挑角，能够实现水流在过闸坝时形成稳定的面流流态，使得闸坝工程能够长时间安全稳定运行；同时，若拦河闸下游为强风化以上抗冲刷性较好的岩体时，可取消下游消力池和海漫的建设，从而节省工程投资，简化枢纽的管理运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利设施技术领域，特别涉及一种中型闸坝面流消能实用堰结构。
背景技术
目前，随着我国经济高速发展带动内需，水利工程建设迅速发展，出现大量的新建水闸工程。这其中，山区中小河流域中又以低水头拦河闸坝为主。然而，在常用的工程设计中，中型低水头拦河闸坝平底堰出闸流态受下游河道水位影响较大，在闸下游水位较低时，易出现底流流态，不利于工程的安全运行。
实用新型内容
针对以上不足，本实用新型旨在提供一种中型闸坝面流消能实用堰结构，通过在出口处的反弧挑坎堰尾设置15°的鼻坎挑角，能够实现水流在过闸坝时形成稳定的面流流态，使得闸坝工程能够长时间安全稳定运行。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种中型闸坝面流消能实用堰结构，包括设于河中地基上的堰体,所述堰体由椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾组成，椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾根据水流流向依次由上游向下游连接设置，所述反弧挑坎堰尾的鼻坎挑角为15°。
作为一种优选的技术方案，所述椭圆曲线堰首的纵向截面顶部为四分之一椭圆曲线，所述椭圆曲线满足公式：
其中变量X表示椭圆曲线X坐标轴的坐标，变量Y表示椭圆曲线Y坐标轴的坐标。
作为一种优选的技术方案，所述圆弧曲线上堰的纵向截面顶部为曲线，所述曲线的曲率半径为15m，圆心角为15°。
作为一种优选的技术方案，所述陡坡下堰的坡率为1:3.73。
作为一种优选的技术方案，所述椭圆曲线堰首的上部设有检修闸门，所述检修闸门通过混凝土底板和混凝土边墙固定保护。
作为一种优选的技术方案，所述陡坡下堰的上部设有工作闸门，所述工作闸门通过混凝土底板和混凝土边墙固定保护。
作为一种优选的技术方案，所述椭圆曲线堰首的下部设有用于阻止上游水进入堰体底部的止水部。
作为一种优选的技术方案，所述中型闸坝面流消能实用堰结构还包括闸墩，所述闸墩设于堰体的上部，用于支撑堰体上方的结构。
作为一种优选的技术方案，所述椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰、反弧挑坎堰尾均采用钢筋混凝土材料制成。
本实用新型的有益效果在于：
当水闸上游流入低水头水时，本实用新型的工作闸门提升起来后，水流经过椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰后能形成稳定面流，而且经过设置了15°鼻坎挑角的反弧挑坎堰尾后，水流出闸进入下游时，能够使得回复底流的最大下游水深增大，形成较稳定的波状流；出闸的流速能够随流量增大而增大，而且过水断面流速稳定安全，不会对闸下游河床产生明显冲刷，工程运行安全。除此之外，若拦河闸下游为强风化以上抗冲刷性较好的岩体时，可取消下游消力池和海漫的建设，从而节省工程投资，简化枢纽的管理运行成本。
附图说明
图1是本实用新型的中型闸坝面流消能实用堰结构的俯视图；
图2是图1的A-A＇剖面示意图。
附图标记说明如下：
1-闸墩；2-堰首的混凝土底板；3-混凝土边墙；4-下堰的混凝土底板；5-堰体；6-椭圆曲线堰首；7-圆弧曲线上堰；8-止水部；9-陡坡下堰；10-反弧挑坎堰尾；11-工作闸门；12-检修闸门。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹举例以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，以下实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且第一特征在第二特征“之上”、“上方”、“上面”可以是第一特征在第二特征的正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”可以是第一特征在第二特征的正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
文中所称一个元件与另一个元件“固定”时，它可以直接固定到另一个元件上或者也可以通过媒介元件固定。当一个元件被描述为与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者通过媒介元件连接。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
一种中型闸坝面流消能实用堰，如图1所示，包括设于河中地基上的堰体5,如图2所示，所述堰体5由椭圆曲线堰首6、圆弧曲线上堰7、陡坡下堰9和反弧挑坎堰尾10组成，椭圆曲线堰首6、圆弧曲线上堰7、陡坡下堰9和反弧挑坎堰尾10均可采用钢筋混凝土材料制成。椭圆曲线堰首6、圆弧曲线上堰7、陡坡下堰9和反弧挑坎堰尾10根据水流流向依次由上游向下游连接设置，所述反弧挑坎堰尾10的鼻坎挑角为15°。通过设置所述15°的鼻坎挑角，水流出闸进入下游时，能够使得回复底流的最大下游水深增大，形成较稳定的波状流，出闸的流速能够随流量增大而增大，同时过水断面流速稳定安全，不会对闸下游河床产生明显冲刷，工程运行安全。
本实施例中，椭圆曲线堰首6的纵向截面顶部为四分之一椭圆曲线，所述椭圆曲线满足公式：
能够使得来水进入闸坝时更加稳定。其中变量X表示椭圆曲线X坐标轴的坐标，变量Y表示椭圆曲线Y坐标轴的坐标。
所述圆弧曲线上堰7的纵向截面顶部为曲线，所述曲线的曲率半径为15m，圆心角为15°，以形成平顺曲面从而方便在上堰形成面流，当然，所述曲率半径和圆心角的角度可根据实际工程情况进行适量微调。
所述陡坡下堰9的坡率为1:3.73，此斜直线坡降段连接着圆弧曲线上堰7和反弧挑坎堰尾10，可以使得来水稳定地流入堰体的尾部。
所述中型闸坝面流消能实用堰结构还包括闸墩1，所述闸墩1设于堰体5的上部，用于支撑堰体5上方的结构。
所述椭圆曲线堰首6的上部设有检修闸门12，所述检修闸门12通过堰首的混凝土底板2和混凝土边墙固定保护。当水闸需要检修时，可以通过运行检修闸门12开展检修工作。
所述陡坡下堰9的上部设有工作闸门11，所述工作闸门11通过下堰的混凝土底板4和混凝土边墙固定保护。当水闸上游流入低水头水时，通过将工作闸门11提升起来以使得低水头水进入堰体5。
本实施例中，所述椭圆曲线堰首6的下部还设有止水部8，所述止水部8用于阻止上游水进入堰体5底部，确保堰体5运行安全。
当水闸上游流入低水头水时，本实用新型的工作闸门提升起来后，水流经过椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰后能形成稳定面流，而且经过设置了15°鼻坎挑角的反弧挑坎堰尾后，水流出闸进入下游时，能够使得回复底流的最大下游水深增大，形成较稳定的波状流；出闸的流速能够随流量增大而增大，而且过水断面流速稳定安全，不会对闸下游河床产生明显冲刷，工程运行安全。除此之外，若拦河闸下游为强风化以上抗冲刷性较好的岩体时，可取消下游消力池和海漫的建设，从而节省工程投资，简化枢纽的管理运行成本。
在工程条件许可的情况下，还可适当降低实用堰(溢流堰)出口挑坎顶及近闸区域下游河床面的高程，从而有利于面流流态的形成，同时降低了面流运行所需的拦河闸下游最小水深要求，并扩大了实用堰(溢流堰)面流运行的下游水深区间，确保工程运行时的安全性。
以上所述，仅为本实用新型的较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，包括设于河中地基上的堰体,所述堰体由椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾组成，椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰和反弧挑坎堰尾根据水流流向依次由上游向下游连接设置，所述反弧挑坎堰尾的鼻坎挑角为15°。
2.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述椭圆曲线堰首的纵向截面顶部为四分之一椭圆曲线，所述椭圆曲线满足公式：
其中变量X表示椭圆曲线X坐标轴的坐标，变量Y表示椭圆曲线Y坐标轴的坐标。
3.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述圆弧曲线上堰的纵向截面顶部为曲线，所述曲线的曲率半径为15m，圆心角为15°。
4.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述陡坡下堰的坡率为1:3.73。
5.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述椭圆曲线堰首的上部设有检修闸门，所述检修闸门通过混凝土底板和混凝土边墙固定保护。
6.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述陡坡下堰的上部设有工作闸门，所述工作闸门通过混凝土底板和混凝土边墙固定保护。
7.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述椭圆曲线堰首的下部设有用于阻止上游水进入堰体底部的止水部。
8.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，还包括闸墩，所述闸墩设于堰体的上部，用于支撑堰体上方的结构。
9.根据权利要求1所述的中型闸坝面流消能实用堰结构，其特征在于，所述椭圆曲线堰首、圆弧曲线上堰、陡坡下堰、反弧挑坎堰尾均采用钢筋混凝土材料制成。
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