專利名稱：拱壩泄洪消能結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水利水電工程中的泄洪消能結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種峽谷地區(qū)高混凝土拱壩的泄洪消能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
目前，為適應(yīng)峽谷地區(qū)通過(guò)壩身宣泄大流量的要求，高混凝土拱壩通常采用“水舌碰撞與水墊塘消能型式”這種壩身泄洪消能結(jié)構(gòu)，其主要消能原理是在大壩下游設(shè)二道壩形成水墊塘，通過(guò)合理布置壩身各層孔口，使下泄水流分層和大差動(dòng)出流，不同層出流水股在空中碰撞分散與消能，盡可能的增加入水射流的分散度，減輕下泄水流對(duì)河床底部的沖刷破壞能力；壩身孔口一般布置上、下兩層，上層孔口一般為溢流表孔，常用下跌式布置，使出流水形成跌流；下層孔口尾部常用上翹式布置，使出流水形成挑流；上、下兩層孔口動(dòng)出流水股在空中形成大差動(dòng)，分層入水，并與表層水舌在空中碰撞，增加水舌的分散程度并增加在空中的消能，提高消能效率，減輕下游沖刷。
這種泄洪消能結(jié)構(gòu)較好的解決了峽谷地區(qū)需壩身宣泄大流量的高混凝土拱壩泄洪消能問(wèn)題，國(guó)內(nèi)大型拱壩工程，如二灘水電站、小灣水電站、溪落渡水電站、構(gòu)皮灘水電站均采用這種泄洪消能結(jié)構(gòu)。但同時(shí)因上、下層孔水股的空中碰撞，產(chǎn)生大量水霧，造成嚴(yán)重的泄洪霧化現(xiàn)象。泄洪霧化形成的暴雨，影響電廠、開(kāi)關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行，在一些工程中，已經(jīng)出現(xiàn)水電站被淹，線路跳閘，飛石砸壞開(kāi)關(guān)設(shè)備的情況。泄洪霧化區(qū)大雨如注，能見(jiàn)度低，時(shí)常伴隨風(fēng)速10m/s以上的大風(fēng)，影響兩岸交通。霧化形成的降水浸入巖體后降低巖體的抗滑能力，影響大壩和下游岸坡穩(wěn)定，誘發(fā)滑坡，這種影響在拱壩兩岸地質(zhì)條件較差的情況下尤為突出。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可有效降低泄洪霧化，且能滿足峽谷地區(qū)通過(guò)壩身宣泄大流量要求的高混凝土拱壩泄洪消能結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該拱壩泄洪消能結(jié)構(gòu)，通過(guò)在壩身上設(shè)置有上層孔口和下層孔口，使下泄水流分層和大差動(dòng)出流，在大壩的下游設(shè)置有二道壩形成水墊塘，其特征是上層孔口采用窄縫下跌式出流，上層孔口和下層孔口的出流水股在空中不碰撞。上層孔口采用窄縫下跌式出流，孔口未端過(guò)水?dāng)嗝婕眲∈湛s，使出流水股在縱向拉長(zhǎng)，橫向變窄。通過(guò)合理布置上、下層孔口的位置、型式和出流角度，使出流水股在水墊塘的長(zhǎng)度方向和寬度方向盡量分散，滿足水股入水能量上限值的要求，且上層孔口和下層孔口的出流水股在空中不碰撞，從而達(dá)到降低泄洪霧化強(qiáng)度的效果。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)合理布置上層孔口和下層孔口的位置、型式和出流角度，使整個(gè)壩身出流水股充分?jǐn)U散，水股在空中大量摻氣，射入下游水墊塘單位面積上的能量減少，滿足了大壩泄洪消能的要求。同時(shí)，上、下層水股在空中不碰撞，大大降低了泄洪霧化強(qiáng)度。該發(fā)明可廣泛的在高落差、大流量、深峽谷電站中推廣使用。



圖1是本發(fā)明的上層孔口和下層孔口的出流水股入水位置示意圖。
圖2是本發(fā)明上層孔口水平截面的體型示意圖。
圖3是圖2中A-A剖視旋轉(zhuǎn)圖。
圖4是本發(fā)明的下層孔口水平截面的體型示意圖。
圖5是圖4中B-B剖視旋轉(zhuǎn)圖。
圖中標(biāo)記為壩身1、上層孔口2、上層孔口如水水舌3、下層孔口4、水墊塘5、二道壩6、下層孔口如水水舌7。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1～圖5所示，本發(fā)明的拱壩泄洪消能結(jié)構(gòu)，是通過(guò)在壩身1上設(shè)置有上層孔口2和下層孔口4，使下泄水流分層和大差動(dòng)出流。在大壩的下游設(shè)置有二道壩6形成水墊塘5，下泄水流射入水墊塘6，利用水墊塘6的水體進(jìn)行消能。上層孔口2一般為表孔，下層孔口4為中孔或深孔，上層孔口2采用窄縫下跌式，上層孔口2沿水流方向由大至小收窄，并在孔口形成沿高度方向延伸的窄隙式下跌。通過(guò)對(duì)孔口位置和出口型式的合理選擇和布置，保證上層孔口2或下層孔口4出流水股在水墊塘范圍盡量擴(kuò)散，上層孔口如水水舌3和下層孔口如水水舌7的入水能量在允許范圍內(nèi)。在上層孔口2和下層孔口4的位置和出口型式的布置和選擇上，要求上層孔口2和下層孔口4的出流水股在空中不碰撞，以有效降低泄洪霧化強(qiáng)度。
實(shí)施例 現(xiàn)以某大型拱壩工程為例，說(shuō)明此泄洪消能方式的應(yīng)用 某大型拱壩壩址區(qū)河谷狹窄，兩岸岸坡陡峻，為典型的深切V型谷，枯期水面寬僅80m～100m。樞紐設(shè)計(jì)(校核)泄量為12297m3/s(13897m3/s)，最大泄洪水頭221.7m，泄洪功率高達(dá)33456MW，具有“窄河谷、高水頭、大流量”的特點(diǎn)，泄洪消能是該工程的重要技術(shù)問(wèn)題之一。另外，由于該拱壩下游左岸邊坡地形高陡，巖體破碎、卸荷強(qiáng)烈，邊坡穩(wěn)定程度不高，在電站運(yùn)行期需控制壩身泄洪霧化程度，以減少對(duì)下游邊坡穩(wěn)定的不利影響。
針對(duì)以上情況，該工程泄洪消能結(jié)構(gòu)采用了本發(fā)明，具體情況為 (1)在大壩下游設(shè)置二道壩6形成水墊塘5，水墊塘5斷面型式為梯形斷面，滿足大壩孔口出流水股入水消能寬度、長(zhǎng)度和深度要求。具體為水墊塘深度的確定主要考慮在各級(jí)流量下水墊塘形成淹沒(méi)水躍和動(dòng)水沖擊壓力在允許值范圍內(nèi)，綜合比較，確定水墊塘深度為50m。一根據(jù)水流拋射距離和水躍漩滾長(zhǎng)度，或根據(jù)二道壩6上游壩面的動(dòng)水壓力是否恢復(fù)到接近下游靜水壓力來(lái)確定水墊塘的長(zhǎng)度為386.5m。
(2)在拱壩的壩身1上設(shè)置兩層孔口，上層孔口2為4個(gè)表孔，下層孔口4為5個(gè)深孔。表孔出口采用窄縫式跌坎，孔口寬度在29m長(zhǎng)度內(nèi)由11m縮窄為3.6m，使出流水股在縱向上拉開(kāi)，各孔口出流在平面上分散，表孔出流水股入水能量在允許范圍內(nèi)。深孔采用“壓力上翹型并結(jié)合下彎型”，深孔出口為俯角的孔身采用下彎式，出口為挑角的孔身采用上翹型。5個(gè)深孔中，有4個(gè)深孔采用下彎式，其中2個(gè)深孔出口俯角12°，另個(gè)兩個(gè)深孔出口俯角5°，最后一個(gè)深孔采用上翹式，出口挑角5°。通過(guò)這樣的深孔型式的選擇和布置，達(dá)到深孔分層出流，出流水股縱向拉開(kāi)、橫向擴(kuò)散的效果，保證深孔出流水股入水能量在允許范圍內(nèi)。
(3)上層孔口2和下層孔口4同時(shí)出流時(shí)，由于上層孔口2采用窄縫式跌坎及上層孔口2和下層孔口4的孔口型式和位置的合理布置，使上、下層水股在空中不碰撞，以有效降低泄洪霧化強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.拱壩消能結(jié)構(gòu)，包括壩身(1)，在壩身(1)上設(shè)置有上層孔口(2)和下層孔口(4)使下泄水流分層和大差動(dòng)出流，在大壩的下游設(shè)置有二道壩(6)形成水墊塘(5)，其特征是上層孔口(2)采用窄縫下跌式出流，上層孔口(2)和下層孔口(4)的出流水股在空中不碰撞。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種峽谷地區(qū)高混凝土拱壩的泄洪消能結(jié)構(gòu)，可有效降低泄洪霧化，且能滿足峽谷地區(qū)通過(guò)壩身宣泄大流量要求。該拱壩泄洪消能結(jié)構(gòu)，在壩身上設(shè)置有上層孔口和下層孔口，在大壩的下游設(shè)置有二道壩形成水墊塘，上層孔口采用窄縫下跌式出流，上層孔口和下層孔口的出流水股在空中不碰撞。通過(guò)合理布置上層孔口和下層孔口的位置、型式和出流角度，使整個(gè)壩身出流水股充分?jǐn)U散，水股在空中大量摻氣，射入下游水墊塘單位面積上的能量減少，滿足了大壩泄洪消能的要求。同時(shí)，上、下層水股在空中不碰撞，大大降低了泄洪霧化強(qiáng)度。該發(fā)明可廣泛的在高落差、大流量、深峽谷電站中推廣使用。
文檔編號(hào)E02B8/06GK101126232SQ200710201770
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者鐘 周, 饒紅玲, 勇 曾, 唐忠敏, 虎 唐, 劍 張 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院