專利名稱：雙翅式組合挑流消能工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泄洪消能設(shè)施，特別涉及一種用于狹窄河谷地形、與水墊塘配套的消能工。
背景技術(shù)：
在狹窄河谷修建水電站，與水墊塘配套的消能工通常包括中心溢流槽、依次位于中心溢流槽兩側(cè)的溢流邊槽和放水底孔，現(xiàn)有此類消能工或僅在中心溢流槽出口設(shè)置對稱的擴(kuò)散跌坎，或僅在溢流邊槽出口設(shè)置收縮窄縫挑坎，因而其下游水墊塘的寬度較大。在修建水墊塘?xí)r要對下游岸坡進(jìn)行開挖，由于兩邊岸坡陡峻，修建水墊塘不僅施工難度大，而且開挖量相當(dāng)大，因此增加了工程的投資和工期。特別是下游河道出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的情況時(shí)，水流歸槽困難，會(huì)對下游河岸產(chǎn)生比較嚴(yán)重的沖刷，增加防護(hù)工程量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙翅式組合挑流消能工，以減小其下游水墊塘的寬度，改善水墊塘水流流態(tài)，節(jié)約工程成本和工期。 本發(fā)明的技術(shù)方案對現(xiàn)有用于狹窄河谷地形的消能工進(jìn)行改進(jìn)，在所述消能工的出口將三種不同形式的挑坎有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成一種雙翅式組合挑流消能工。具體方案為1、在中心溢流槽出口設(shè)置平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎，使中心溢流槽內(nèi)的水流水舌橫向拉開，增大水舌進(jìn)入水墊塘的入水寬度，減小入水單寬流量，拉開與兩側(cè)溢流邊槽內(nèi)的水流水舌進(jìn)入水墊塘的落點(diǎn)間距。2、在位于中心溢流槽兩側(cè)的溢流邊槽的出口設(shè)置收縮窄縫挑坎，使溢流邊槽中水流水舌進(jìn)入水墊塘的落點(diǎn)拉開，增加入水縱向長度和入水角，減小入水單寬流量。3、在位于兩溢流邊槽外側(cè)的放水底孔出口設(shè)置扭曲貼角挑坎，將兩放水底孔中的水流拋向中心溢流槽下游方向，像雙翅一樣落入水墊塘中部，以減小下游水墊塘的寬度。 本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工中，中心溢流槽出口設(shè)置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎的邊壁圓弧面半徑R4以水流不脫離該邊壁為限，中心溢流槽出口設(shè)置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎的長度L7以使該跌坎的出口寬度B2達(dá)到結(jié)構(gòu)允許的最大值為限(所述"結(jié)構(gòu)允許"是指中心溢流槽出口的兩邊墻厚度滿足強(qiáng)度要求)。 本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工中，兩溢流邊槽出口設(shè)置的收縮窄縫挑坎的長度L5 = 2B3 5 B3、出口寬度B4 = 0. 2B3 0. 5 B3，所述B3為溢流邊槽的寬度。
本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工中，放水底孔出口設(shè)置的扭曲貼角挑坎由位于放水底孔出口的貼角扭面和放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻、弧形外邊墻組成，扭曲貼角挑坎的長度L3 = 5B9 15 B9，放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻半徑Rl = 1 L3 5 L3，放水底孔出口的弧形外邊墻半徑R3 = 1 L3 3 L3，貼角扭面與放水底孔底板的接觸曲線半徑R2 =0. 5L3 3 L3，所述B9為放水底孔明流泄槽的寬度。
本發(fā)明具有以下有益效果
1、由于本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工的出口是三種不同形式挑坎的有機(jī)結(jié) 合，因而實(shí)現(xiàn)了挑流水舌在較小范圍里充分?jǐn)U散，使水流進(jìn)入下游水墊塘的范圍更加合理， 從而既能減小水墊塘寬度，又能改善水墊塘水流流態(tài)。 2、由于減小了水墊塘寬度，因而在修建水墊塘?xí)r，開挖量減少，施工難度減小，有 利于節(jié)約工程投資和工期。


圖1是本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工的一種平面布置圖； 圖2是本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工中的放水底孔出口設(shè)置的扭曲貼角挑
坎的放大圖； 圖3是圖1的A-A剖視圖，描述中心溢流槽的形狀、構(gòu)造；
圖4是圖1的B-B剖視圖，描述溢流邊槽的形狀、構(gòu)造；
圖5是圖1的C-C剖視圖，描述放水底孔的形狀、構(gòu)造； 圖6是圖1的D-D剖視圖，描述中心溢流槽、溢流邊槽和放水底孔出口處的形狀、 構(gòu)造； 圖7是圖1的E-E剖視圖，描述中心溢流槽出口設(shè)置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎起始處 的的形狀、構(gòu)造； 圖8是與現(xiàn)有消能工配套的水墊塘的一種剖面圖； 圖9是與本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工配套的水墊塘的一種剖面圖。
圖中，1-放水底孔、2_溢流邊槽、3_中心溢流槽、4_扭曲貼角挑坎、5_收縮窄縫挑 坎、6-平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎、7-貼角扭面、8-與現(xiàn)有消能工配套的水墊塘邊壁、9-與本發(fā)明所 述雙翅式組合挑流消能工配套的水墊塘邊壁、10-中心溢流槽水流的入水范圍、11-溢流邊 槽的水流入水范圍、12_放水底孔的水流入水范圍、13_原地面線.Rl-放水底孔出口的弧形 內(nèi)邊墻半徑、R2-貼角扭面與放水底孔底板的接觸曲線半徑、R3-放水底孔出口的弧形外邊 墻半徑、R4-平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎的邊壁圓弧面半徑、Ll-放水底孔有壓段長度、L2-放水底 孔明流泄槽段長度、L3-放水底孔出口設(shè)置的扭曲貼角挑坎長度、L4-溢流邊槽的明流泄槽 段長度、L5-溢流邊槽出口設(shè)置的收縮窄縫挑坎長度、L6-中心溢流槽的明流泄槽段長度、 L7-中心溢流槽出口設(shè)置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎長度、Bl-中心溢流槽寬度、B2-平面擴(kuò)散連 續(xù)跌坎的出口寬度、83-溢流邊槽的寬度、84-收縮窄縫挑坎的出口寬度、85-放水底孔出口 外邊墻的寬度、86-收縮窄縫挑坎出口處邊墩的厚度、87-收縮窄縫挑坎出口處中隔墩的厚 度』8-放水底孔外邊墻的寬度、89-放水底孔明流泄槽的寬度、810-放水底孔內(nèi)邊墻寬度、 Bll-溢流邊槽外邊墩厚度、B12-溢流邊槽中隔墩的厚度、B13-與現(xiàn)有消能工配套的水墊塘 的寬度、B14-與本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工配套的水墊塘的寬度、Hl-收縮窄縫挑 坎出口處的高度、H2-平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎出口處的高度、H3-放水底孔明流泄槽段在圖1中 E-E位置處的高度、H4-溢流邊槽的明流泄槽段在圖1中E-E位置處的高度、H5-中心溢流 槽的明流泄槽段在圖1中E-E位置處的高度。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述雙翅式組合挑流消能工的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。
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本實(shí)施例中的雙翅式組合挑流消能工根據(jù)某水電站樞紐工程設(shè)計(jì)，此電站地處狹 窄河谷地段，兩岸岸坡陡峻，水電站下游接水墊塘，水墊塘后河道有一個(gè)向左23度的轉(zhuǎn)角。
本實(shí)施例中的雙翅式組合挑流消能工的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7 所示，包括中心溢流槽3、分別位于中心溢流槽兩側(cè)的結(jié)構(gòu)、尺寸相同的兩溢流邊槽2、分別 位于兩溢流邊槽外側(cè)的結(jié)構(gòu)、尺寸相同的兩放水底孔1。所述中心溢流槽3出口設(shè)置有平面 擴(kuò)散連續(xù)跌坎6，所述兩溢流邊槽2的出口設(shè)置有收縮窄縫挑坎5，所述兩放水底孔1的出 口設(shè)置有將水流拋向中心溢流槽下游方向的扭曲貼角挑坎4，扭曲貼角挑坎4由位于放水 底孔出口的貼角扭面7和放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻、弧形外邊墻組成。本實(shí)施例所述雙 翅式組合挑流消能工的有關(guān)尺寸如下
1、中心溢流槽的有關(guān)尺寸 中心溢流槽3的寬度Bl = 31m，平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎的出口寬度B2 = 38. 7m，平面 擴(kuò)散連續(xù)跌坎出口處的高度H2 = 47m，明流泄槽段長度L6 = 95. 6m，明流泄槽段在圖1中 E-E位置處的高度H5 = 24. 5m，平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎6的長度L7 = 38. 9m，平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎 的邊壁圓弧面半徑R4 = 200m。
2、兩溢流邊槽的有關(guān)尺寸 溢流邊槽2的寬度B3 = 13m，外邊墩的厚度B11 = 4m，中隔墩的厚度B12 = 5m，收 縮窄縫挑坎的出口寬度B4 = 4m，收縮窄縫挑坎出口處的高度H1 = 33. 3m，收縮窄縫挑坎出 口處邊墩的厚度B6 = 9. 8m，收縮窄縫挑坎出口處中隔墩的厚度B7 = 5. 7m，明流泄槽段長 度L4 = 107. 2m，明流泄槽段在圖1中E-E位置處的高度H4 = 25. lm，收縮窄縫挑坎的長度 L5 = 27. 4m。 3、兩放水底孔的有關(guān)尺寸 放水底孔1的有壓段長度Ll = 56m，明流泄槽段長度L2 = 47m，明流泄槽的寬度 B9 = 5m，外邊墻的寬度B8 = 9. 6m，內(nèi)邊墻寬度B10 = 5m，明流泄槽段在圖1中E-E位置處 的高度H3 = 19. 2m，扭曲貼角挑坎的長度L3 = 37. 7m，放水底孔出口外邊墻的寬度B5 = 18. lm，放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻半徑Rl = 80m，放水底孔出口的弧形外邊墻半徑R3 = 65m，貼角扭面與放水底孔底板的接觸曲線半徑R2 = 30m。 與本實(shí)施例所述雙翅式組合挑流消能工配套的水墊塘如圖9所示，水墊塘的寬度 B14 = 86m。與本實(shí)施例尺寸相同的現(xiàn)有消能工配套的水墊塘如圖8所示，水墊塘的寬度 B13 = 114m。 從圖8、圖9可以看出，使用本實(shí)施例所述雙翅式組合挑流消能工，其配套的水墊 塘的寬度可減小28m，因而能降低施工難度、節(jié)約工程造價(jià)和縮短工期。試驗(yàn)表明，本發(fā)明所 述雙翅式組合挑流消能工將水流挑向河道中間，使水流水舌分散落入水墊塘，因而增大了 消能效果，改善了水流與下游河道的銜接，減少了水流對下游河道的沖刷。
權(quán)利要求
一種雙翅式組合挑流消能工，包括中心溢流槽(3)、依次位于中心溢流槽兩側(cè)的溢流邊槽(2)和放水底孔(1)，其特征在于所述中心溢流槽(3)出口設(shè)置有平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎(6)，所述溢流邊槽(2)出口設(shè)置有收縮窄縫挑坎(5)，所述放水底孔(1)出口設(shè)置有將水流拋向中心溢流槽下游方向的扭曲貼角挑坎(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙翅式組合挑流消能工，其特征在于所述中心溢流槽出口設(shè) 置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎(6)的邊壁圓弧面半徑R4以水流不脫離該邊壁為限，所述中心溢流 槽出口設(shè)置的平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎(6)的長度L7以使該跌坎的出口寬度B2達(dá)到結(jié)構(gòu)允許的 最大值為限。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙翅式組合挑流消能工，其特征在于所述溢流邊槽出口 設(shè)置的收縮窄縫挑坎(5)的長度L5 = 2B3 5B3、出口寬度B4 = 0. 2B3 0. 5B3，所述B3 為溢流邊槽(2)的寬度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙翅式組合挑流消能工，其特征在于所述放水底孔出口 設(shè)置的扭曲貼角挑坎(4)由位于放水底孔出口的貼角扭面(7)和放水底孔出口的弧形內(nèi)邊 墻、弧形外邊墻組成，扭曲貼角挑坎(4)的長度L3 = 5B9 15B9，放水底孔出口的弧形內(nèi)邊 墻半徑Rl = 1L3 5L3，放水底孔出口的弧形外邊墻半徑R3 = 1L3 3L3，貼角扭面(7) 與放水底孔底板的接觸曲線半徑R2 = 0. 5L3 3L3，所述B9為放水底孔(1)明流泄槽的寬 度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙翅式組合挑流消能工，其特征在于所述放水底孔出口設(shè)置 的扭曲貼角挑坎(4)由位于放水底孔出口的貼角扭面(7)和放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻、 弧形外邊墻組成，扭曲貼角挑坎(4)的長度L3 = 5B9 15B9，放水底孔出口的弧形內(nèi)邊墻 半徑Rl = 1L3 5L3，放水底孔出口的弧形外邊墻半徑R3 = 1L3 3L3，貼角扭面(7)與 放水底孔底板的接觸曲線半徑R2 = 0. 5L3 3L3，所述B9為放水底孔(1)明流泄槽的寬 度。
全文摘要
一種雙翅式組合挑流消能工，包括中心溢流槽、依次位于中心溢流槽兩側(cè)的溢流邊槽和放水底孔，所述中心溢流槽出口設(shè)置有平面擴(kuò)散連續(xù)跌坎，所述溢流邊槽出口設(shè)置有收縮窄縫挑坎，所述放水底孔出口設(shè)置有將水流拋向中心溢流槽下游方向的扭曲貼角挑坎。此種消能工可減小其下游水墊塘的寬度，改善水墊塘水流流態(tài)，節(jié)約工程成本和工期。
文檔編號E02B8/06GK101713183SQ200910216258
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者任成瑤, 劉善均, 張宗亮, 張建民, 戈莉瓊, 曲景學(xué), 李云, 李忠, 李進(jìn), 楊宜文, 牛志攀, 王韋, 田忠, 許唯臨, 鄧軍, 陳劍剛, 雷剛 申請人:四川大學(xué)