[发明专利]狭窄河谷拱坝大泄量高效消能工结构

说明书

技术领域

本发明涉及水电工程泄水建筑物领域，具体为一种狭窄河谷拱坝大泄量高效消能工结构。

背景技术

现有技术条件下，一般狭窄河谷混凝土拱坝均采用坝身泄洪、挑流消能型式，通常采用表孔、中孔、深孔，设置挑流鼻坎将水流高高挑起，抛向下游远离大坝坝脚，或在空中碰撞消能，这种结构在洪水流量不大的峡谷地区运用情况良好；对于洪水流量大的，则远离大坝在岸边设置泄洪隧洞、岸边溢洪道等泄水建筑物，但这种结构需要岸边具备布置泄水建筑物的条件，且工程投资较高。如果在大流量狭窄河谷直接采用传统的挑流消能型式，就会造成坝下游严重的冲刷破坏，危及两岸边坡稳定，甚至造成大坝的失稳破坏。

发明内容

为了克服现有的工程狭窄河谷、超大洪水的情况，容易造成坝下游严重的冲刷破坏，危及两岸边坡稳定，甚至造成大坝的失稳破坏的不足，本发明旨在提供一种狭窄河谷拱坝大泄量高效消能工结构，该泄洪消能工结构，具有泄放超大洪水能力，同时具有很好的消能功能；既可解决安全泄洪的要求，同时较好的解决了下游消能的难题，又可确保工程安全。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种狭窄河谷拱坝大泄量高效消能工结构，其结构特点是，包括位于河床部位拱坝坝身的泄洪表孔和深孔，以及位于拱坝下游的水垫塘，其中表孔和深孔均采用宽尾墩，所述表孔和深孔的孔口底部连接有挑坎。

所述表孔和深孔均采用宽尾墩是指表孔和深孔的孔侧壁收缩比例随水头增加而减少。

进一步地，所述水垫塘的底部宽度超过挑坎挑射水幕的总宽度。

为了保证水流能够尽可能地实现消能，所述挑坎的俯角优选为20°~arccot0.7。进一步地，所述挑坎的俯角更优选为42°。所述的俯角是指挑坎与水平面所成的夹角，且挑坎斜向下设置。

采用宽尾墩可以将下泄水流沿高度方向纵向拉开，形成水幕；配合采用大俯角，可以使水幕的前后落点进一步拉开，增加落水面积，充分利用水垫塘的水体进行消能。

为了保护河两岸的岸坡，所述水垫塘两侧的河岸具有混凝土护坡。

藉由上述结构，本发明包括位于河床部位拱坝坝身的泄洪表孔、深孔及下游的水垫塘，其中表孔、深孔都采用宽尾墩，宽尾墩的收缩比例随水头增加而减小，配合采用大俯角挑坎。水垫塘的底部宽度以超过挑射水幕总宽度为宜，长度应满足水跃消能长度要求。

本发明的工作原理是，将改进后的拱坝坝身表孔、深孔泄水建筑物闸墩尾部加宽，形成收缩比较小的出口，以迫使水流横向收缩、纵向拉开；将挑坎设置成大俯角，使近坝水流充分拉开；同时，调整各泄水建筑物闸墩收缩角度，使出口下泄水流形成基本平行的水幕，在空中充分掺气。由于本发明针对河谷特别狭窄、洪水流量特别大的情况，需在下游配合使用水垫塘，以确保下游岸坡稳定安全。

具有可比性的传统解决方案是采用重力坝，配合使用宽尾墩与水垫塘消能，混凝土量将会显著增加，因此本发明所述水电工程拱坝高效消能工结构有效节约了成本，且结构简单，便于实现。

本发明具有泄放超大洪水能力，同时具有很好的消能功能；既解决了安全泄洪的要求，同时较好的解决了下游消能的难题，确保工程安全，主要适用于水电工程狭窄河谷、大洪水流量条件下拱坝的高效消能工。

 

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的平面布置图；

图2是图1中表孔中心剖面图；

图3是图1中深孔中心剖面图。

在图中

1-拱坝；      2-表孔；    3-深孔；    4-水垫塘； 

5-宽尾墩；    6-挑坎；   7-混凝土护坡。    

具体实施方式

一种狭窄河谷拱坝大泄量高效消能工结构，如图1所示，包括位于河床部位拱坝1坝身的泄洪表孔2和深孔3，以及位于拱坝1下游的水垫塘4，该水垫塘4两侧的河岸具有混凝土护坡7；如图2和图3所示，其中表孔2和深孔3均采用宽尾墩5，所述表孔2和深孔3的孔口底部连接有挑坎6；所述水垫塘4的底部宽度超过挑坎6挑射水幕的总宽度。所述挑坎6的俯角为42°。

以下以淋溪河水电站为例阐述本发明。