CN218562262U - 一种空间扩散消能挑坎结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种空间扩散消能挑坎结构，该挑坎结构于溢洪道或者泄洪洞泄槽出口位置的挑坎底板上设置了中隔墙，挑坎出口的外侧边墙采用具有导向作用的弧形边墙，挑坎的出口外侧底板采用反弧斜切底板，挑坎出口中部边墙采用收缩式直线边墙，挑坎出口中部底板采用斜向下一定角度的直线底板，改变了常规挑坎的结构形式，以解决常规挑坎水舌的空间扩散能力不足及水舌的落水点控制能力较差，不能充分利用下游河道水垫消能，导致对下游河床冲刷深度较大以及需对两侧岸坡进行大范围的工程防护的问题。属于水利水电工程技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空间扩散消能挑坎结构，尤其适用于溢洪道或者泄洪洞泄槽出口挑坎结构的设计与施工,属于水利水电工程技术领域。
背景技术
在国内外大坝泄水建筑物中，挑流消能方式的应用最为广泛，适用于下游河道地质条件较好的工程。挑流消能的基本原理是利用高速水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。水流在空中及水下射程中应尽可能分散，以利于通过水体剪切和混掺消杀大量能量，减轻对河床的冲刷。挑流消能的关键在于挑坎体型的选择，随着坝工建设的发展，各具特色的挑坎体型陆续出现，其中连续挑坎、斜挑坎、窄缝挑坎、舌形挑坎等应用较广。
连续挑坎两侧导墙一致，下泄水舌扩散能力较差，适用于下游河道河床较宽、地形变化较小的工程；斜挑坎一侧导墙短一侧导墙长，斜交于出口轴线，可以将下泄水流进行一定导向和纵向拉伸，可以通过改变其挑角和导向来控制水舌的挑距和落水位置；舌形挑坎去掉常规挑坎出口处边墙，可以使挑射水舌横向充分扩散，减小入射水流的单宽流量，适用于下游河道较宽的工程；窄缝挑坎是一种收缩式消能工，其借助于边墙的收缩迫使水体变形，使水体形成纵向和横向立体式扩散，减小单位面积的入水能量。
以上常规挑坎各具特色，具有不同的工程适用性，但均具有一定的局限性。目前，常规挑坎主要存在两个突出问题：一个是对水舌的空间扩散能力不足，导致水舌在空中碰撞、混掺效果有限，落入下游河道的位置相对集中，不能充分利用下游河道水垫消能，导致对下游河床冲刷深度较大；另一个是对水舌的落水点控制能力较差，下泄水舌易冲击两侧岸坡，需对两侧岸坡进行大范围的工程防护以避免冲蚀破坏。因此，有必要寻求一种更为合理的挑坎结构解决上述问题。
发明内容
本实用新型提供一种空间扩散消能挑坎结构，以解决常规挑坎水舌的空间扩散能力不足及水舌的落水点控制能力较差的问题。
为解决上述问题，拟采用这样一种空间扩散消能挑坎结构，该挑坎结构是在溢洪道或者泄洪洞出口位置的挑坎底板中部固定两道中隔墙，两道中隔墙平行于挑坎边墙并沿溢洪道或泄洪洞出口的宽度方向分布。
前述消能挑坎结构中，挑坎结构出口端的外侧边墙为向内侧倾斜的弧形边墙，外侧边墙的一端与挑坎结构的挑坎边墙对接，且外侧边墙的高度由所述外侧边墙的一端向另一端逐渐降低；
前述消能挑坎结构中，挑坎结构出口端还具有两道出口中部边墙，两道出口中部边墙的上游端分别与两道中隔墙对接，出口中部边墙的下游端向内侧倾斜收缩，外侧边墙的长度大于中部边墙的长度，且外侧边墙与中部边墙之间的底部具有出口外侧底板，出口外侧底板的上游端与挑坎底板对接，出口外侧底板为下凹的弧形底板，且出口外侧底板下游端的高度位置高于上游端的高度位置；
前述消能挑坎结构中，两道出口中部边墙之间的底部还具有出口中部底板，且出口中部底板的上游端与挑坎底板对接，出口中部底板是由上游端至下游端倾斜向下设置的平面底板结构。
与现有技术相比，本实用新型改变了常规挑坎的结构形式，可以加强挑坎内水体的约束，将下泄水流一分为三，自挑坎外侧及中部下泄，形成两外侧及中部三股下泄水流，改变下泄水流下泄形式，加强水流的空间扩散、掺气以及相互作用的消能能力，能够使泄槽下泄水流从二维下泄形式改变成三维空间扩散下泄形式，增强了下泄水舌在空中对冲、碰撞、混掺的效果，扩大了水流落入下游河道的范围，充分利用下游河道水垫消能，增加下游河道的消能功率，降低对下游河床的冲刷作用，挑坎出口外侧边墙采用具有导向作用的弧形边墙，挑坎出口外侧底板采用反弧斜切底板，可以将外侧下泄水流向挑坎中部、上部导向，挑坎出口外侧边墙高度较低，下泄水流可以形成一定程度的侧卷，增强水流的空间扩散能力，并通过控制挑坎出口外侧边墙的高度及导向角度，控制水舌的导向和进入下游河床的位置，避免水舌冲刷两侧岸坡，减少两侧岸坡的防护工程量，降低工程投资。
附图说明
图1是本实用新型立体结构的半剖图。
图2是本实用新型的平面布置图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例：
参照图1和图2，本实施例提供一种空间扩散消能挑坎结构，该挑坎结构是在溢洪道或者泄洪洞出口位置中部的挑坎底板1上固定两道中隔墙5，两道中隔墙5平行于挑坎边墙2并沿溢洪道或泄洪洞出口的宽度方向分布。
挑坎结构出口端的外侧边墙3为向内侧倾斜的弧形边墙，外侧边墙3的一端与挑坎结构的挑坎边墙2对接，且外侧边墙3的高度由所述外侧边墙3的一端向另一端逐渐降低，挑坎结构出口端还具有两道出口中部边墙6，两道出口中部边墙6的上游端分别与两道中隔墙5对接，出口中部边墙6的下游端向内侧倾斜收缩，外侧边墙3的长度大于中部边墙6的长度，且外侧边墙3与中部边墙6之间的底部具有出口外侧底板4，出口外侧底板4的上游端与挑坎底板1对接，出口外侧底板4为下凹的弧形底板，且出口外侧底板4下游端的高度位置高于上游端的高度位置，即出口外侧底板4采用反弧斜切底板，可以将外侧下泄水流向挑坎中部、上部导向，下游端的外侧边墙3高度较低，下泄水流可以形成一定程度的侧卷，增强水流的空间扩散能力，并通过控制挑坎出口外侧边墙的高度及导向角度，控制水舌的导向和进入下游河床的位置，避免水舌冲刷两侧岸坡，减少两侧岸坡的防护工程量，降低工程投资；
两道出口中部边墙6之间的底部还具有出口中部底板7，且出口中部底板7的上游端与挑坎底板1对接，出口中部底板7是由上游端至下游端倾斜向下设置的平面底板结构，可以将中部下泄水流挤压拉伸、竖向纵向扩散。
中隔墙5数量为两个，将挑坎底板1一分为三，中隔墙5布置的位置可以根据工程需要灵活调整，首部采用弧形结构，对下泄水流分流，避免形成不利的水翅现象，影响结构的安全，中隔墙5可以加强挑坎内水体的约束，将下泄水流一分为三，自挑坎外侧及中部下泄，形成两外侧及中部三股下泄水流，改变下泄水流下泄形式，加强水流的空间扩散、掺气以及相互作用的消能能力；
挑坎的出口中部边墙6及出口中部底板7比挑坎出口的外侧边墙3及出口外侧底板4稍靠上游侧，中部下泄水流与外侧两股下泄水流形成空间对冲、碰撞、混掺，使泄槽下泄水流从二维下泄形式改变成三维空间扩散下泄形式，增强了下泄水流在空中对冲、碰撞、混掺的效果，下泄水流受空气阻力和掺气消减部分能量后扩散入水，扩大了水流落入下游河道的范围，充分利用下游河道水垫消能，增加下游河道的消能功率，降低对下游河床的冲刷作用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种空间扩散消能挑坎结构，其特征在于：该挑坎结构是在溢洪道或者泄洪洞出口位置的挑坎底板(1)中部固定两道中隔墙(5)，两道中隔墙(5)平行于挑坎边墙(2)并沿溢洪道或泄洪洞出口的宽度方向分布，挑坎结构出口端还具有两道出口中部边墙(6)，两道出口中部边墙(6)的上游端分别与两道中隔墙(5)对接，出口中部边墙(6)的下游端向内侧倾斜收缩，外侧边墙(3)的长度大于中部边墙(6)的长度，且外侧边墙(3)与中部边墙(6)之间的底部具有出口外侧底板(4)，出口外侧底板(4)的上游端与挑坎底板(1)对接，出口外侧底板(4)为下凹的弧形底板，且出口外侧底板(4)下游端的高度位置高于上游端的高度位置。
2.根据权利要求1所述一种空间扩散消能挑坎结构，其特征在于：挑坎结构出口端的外侧边墙(3)为向内侧倾斜的弧形边墙，外侧边墙(3)的一端与挑坎结构的挑坎边墙(2)对接，且外侧边墙(3)的高度由所述外侧边墙(3)的一端向另一端逐渐降低。
3.根据权利要求1所述一种空间扩散消能挑坎结构，其特征在于：两道出口中部边墙(6)之间的底部还具有出口中部底板(7)，且出口中部底板(7)的上游端与挑坎底板(1)对接，出口中部底板(7)是由上游端至下游端倾斜向下设置的平面底板结构。
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2022
- 2022-06-17 CN CN202221518866.8U patent/CN218562262U/zh active Active
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