[发明专利]一种两侧底板逐渐抬高的高拱坝泄洪消能设施

说明书

本发明公开了一种两侧底板逐渐抬高的高拱坝泄洪消能设施，包括设置在拱坝上的数个溢流表孔和设置在溢流表孔下游与溢流表孔相对应的水垫塘，所述溢流表孔包括位于中间底板高程较低的低位溢流表孔和位于两侧底板高程较高的高位溢流表孔，在两侧高程较高的溢流表孔中，内侧溢流表孔底板高程低于外侧溢流表孔底板高程；所述水垫塘为复式断面水垫塘，水垫塘的塘底包括中心底板和位于中心底板两侧岸坡上依次逐级抬升的台阶底板，其中中心底板与从低位溢流表孔出射的水舌相对应，台阶底板与从高位溢流表孔出射的水舌相对应。本发明在同等泄流量和水垫塘边坡稳定安全的条件下，减少了水垫塘开挖工程量，降低了工程投资。

技术领域

本发明属于水利水电工程中拱坝消能技术领域，具体涉及一种适用于高拱坝的泄洪消能设施。

背景技术

水利水电工程中，拱坝是一种常见的坝型。高拱坝通常是建在狭窄的河谷中，其泄洪消能的主要特点是：水头高，流量大，河谷窄，所以单宽流量及单宽泄洪功率也特别的大，而且坝区河谷地质条件复杂。这使得高拱坝的泄洪消能与防冲问题更加突出，也成为高拱坝建设的关键技术难题之一。

在拱坝采用坝身上的溢流表孔挑流泄洪时，坝身上的数个泄洪溢流表孔多采用以水垫塘底板中心线为轴，两边对称布置的形式，且泄洪溢流表孔的尺寸都相同。为避免水流对下游河床产生过大冲刷，影响坝基安全及两岸岸坡的稳定，通常需要在坝体下游设二道坝或预挖冲刷坑，形成水垫塘或冲坑，靠其中的水体来消能。因为拱的作用，下泄水流会向河床中心集中，为了保证水垫塘的边坡和底板不被破坏，通常水垫塘的开挖深度要足够深。图1是现有工程广泛采用的水垫塘形式。因水垫塘一般均较深，这对水垫塘的岸坡稳定不利。虽然为了施工方便一般会设置宽度约为2～3m的马道，但马道的功能主要是保证施工期交通、检查人员和小型设备的通行。由于马道是从通行方便的角度考虑的，其宽度有限，并不能很好的增加边坡稳定性。另外，现有水垫塘形式决定了水舌的入水区需在水垫塘底板范围内，水流不能冲击到水垫塘的岸坡，否则可能造成直接冲毁水垫塘。因此，为了避免水流冲击到水垫塘的岸坡，需要将水垫塘底板的宽度设计的足够宽，又由于水垫塘比较深，水垫塘的开挖工程量比较大。

发明内容

针对现有技术的高拱坝泄洪消能设施存在的不足，本发明的目的旨在提供一种两侧底板逐渐抬高的高拱坝泄洪消能设施，在保证坝身同等泄流量和水垫塘边坡稳定安全的条件下，减少水垫塘开挖工程量，降低高拱坝泄洪消能设施的工程投资。

本发明提供的两侧底板逐渐抬高的高拱坝泄洪消能设施，其构成包括设置在坝身上的数个溢流表孔和设置在溢流表孔下游与溢流表孔相对应的水垫塘，所述溢流表孔包括位于中间底板高程较低的低位溢流表孔和位于两侧底板高程较高的高位溢流表孔，且在两侧高程较高的溢流表孔中，内侧溢流表孔底板的高程不高于外侧溢流表孔的底板高程；所述水垫塘为复式断面水垫塘，水垫塘的塘底包括中心底板和位于中心底板两侧岸坡上依次逐级抬升的台阶底板，中心底板与从低位溢流表孔出射的水舌相对应，台阶底板与从高位溢流表孔出射的水舌相对应。

在本发明的上述技术方案中，位于拱坝上的溢流表孔设计有2～4种底板高程不同的溢流表孔，不同高程的溢流表孔按照底板高程从中间向外逐级抬升布置。

在本发明的上述技术方案中，拱坝中间设计有2～3个相同底板高程的低位溢流表孔；优先设计有3个相同底板高程的低位溢流表孔；水垫塘中心底板的宽度与低位溢流表孔出射水舌面的宽度对应，实现从溢流表孔出射的水舌跌落在中心底板上方水体中。

在本发明的上述技术方案中，位于中间低位溢流表孔两侧相对位置上的高位溢流表孔的底板高程和宽度相等。

在本发明的上述技术方案中，位于水垫塘中心底板两侧岸坡相对位置上的台阶底板，其高程与宽度相等，且台阶底板的宽度与对应的高位溢流表孔的宽度匹配。