一种水电工程泄洪消能工制造技术

本发明专利技术公开了一种水电工程泄洪消能工，其体形由位于坝面斜坡段上的两边过流墩与中间过流墩组成，所述的三个过流墩形成三个挑流鼻坎与两个过水窄缝。使用这种体形的泄洪消能工，可使表孔泄洪水流能得到充分扩散、消能效果良好、泄洪流量范围也可不受限制。与传统各种泄洪消能工对比结果表明，这种体型既能解决传统窄缝泄洪水舌纵向距离较长的问题，又能解决扩散鼻坎水流横向扩散范围较大的问题，使泄洪水流的泄洪消能在有限空间范围内得以充分完成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利工程泄洪消能领域，具体涉及一种水电工程泄洪消能建筑物。
技术介绍
传统泄洪消能方式一般分底流、挑流、面流、戽流等几种型式，随着泄洪消能技术 的发展，宽尾墩、窄缝、差动与扩散鼻坎等一大批新型消能型式相继出现。由于这些新型消 能型式主要以挑流方式出现，因此传统消能方式无法完成的泄洪消能问题得到解决同时， 泄水建筑物的工程量也得以减小。但随着工程运行与研究技术的发展，以挑流方式为主的 消能型式的缺点也逐渐被发现。窄缝消能形式对水流的佛氏数及流量范围限制比较严格， 且水流在河床中间落点的纵向范围比较长，扩散鼻坎虽然对水流佛氏数没有严格的限制， 且水流能得以空中横向充分扩散，但对岸边影响比较大，差动鼻坎虽然使水流横向得到充 分扩散，且落点分离，具有较好的消能效果，但受水流空蚀破坏问题的影响，其坎高与缝宽 参数不能相差太大，因此其泄洪流量也受到一定限制。 实际工程地质条件一般都比较复杂，不同的地质条件，决定着泄洪消能形式的不 同。但随着工程技术研究的深入进行，工程设计中，从经济与技术角度等方面，对泄洪消能 又提出了更高的要求。如某些工程，由于河道狭窄，枢纽下游不远处是塌滑体，且泄洪流量 又比较大，因此其泄洪布置方式应首选对塌滑体影响较小，又便于安全泄洪的底流或宽尾 墩+底流的联合布置形式。但受经济因素制约，工程只能选择以挑流为主的无消力池布置 方式。而在以挑流为主的泄洪方案中，通过试验研究发现，窄缝水舌纵向抛洒距离太长，容 易危及塌滑体及坝脚的稳定，窄深式河道采用扩散鼻坎，两边岸坡冲刷问题比较严重，差动 鼻坎虽然可以使水舌在空中分层，但泄洪流量比较大，水流佛氏数偏小，水舌入水时，落点 仍叠加在一起冲砸河床。以现有消能方式所形成的消能方案均无法满足枢纽布置的要求。
技术实现思路
针对上述现有技术缺点与不足，本专利技术目的在于提供一种水电工程泄洪消能工。 该泄洪消能工可在有限长度与宽度距离内，实现全空间范围的水流扩散，燕尾缝对过堰流 量范围也无严格的限制条件。 实现上述专利技术目的技术方案是一种水电工程泄洪消能工，由位于坝面斜坡段上的 两边过流墩与中间过流墩形成三个挑流鼻坎与两个过水窄缝。 所述的两边过流墩顶部的挑流鼻坎与中间过流墩的挑流鼻坎，既可采用不同的反弧半径Ri、R2和挑角ei、 e2，也可采用相同半径或挑角，如采用不同半径，则要求中间过 流墩的挑流鼻坎比两边过流墩的挑流鼻坎高，要求R2 > Rl > 6hu(hu为挑坎以上水深)， 38° > 9 1 > 9 2 > 15° 。 所述的两边过流墩与中间过流墩均被分为上下两半段L1与L2，上半段在平面上 呈现矩形，下半段平面上呈现梯形，矩形槽对水流进行初始分流，梯形槽是窄缝水舌的横 向收縮段的收縮比为b/B，是B过水窄缝始端宽度，b过水窄缝尾部宽度，侧向折射角度为arctag ((c_a) /L2) ， a是两边过流墩LI段的宽度，c是两边过流墩L2段尾部宽度，中间过流 墩LI段的宽度为2a，中间过流墩L2段尾部宽度为2c。 所述的过流墩位于1 : 0. 75 1 : 1. 5的坝面斜坡段，出口总高度约h = (0. 6 0. 8)Hd， Hd为堰面定型设计水头。 所述的梯形槽的窄缝水舌的横向收縮比最佳为0. 4 0. 6，侧向折射角度优选为5° 8° 。 所述的中间过流墩与两边过流墩的高差为0m 2m。 本专利技术的泄洪消能工当大流量时，两个缝与过流墩顶部都过流，中小流量时，80 90%的过流主要通过两个缝。 本专利技术的泄洪消能工，每孔可根据泄洪水流导向的不同设置不同的体型参数。 本专利技术的水电工程泄洪消能工与现有技术相比，具有以下优点 1)中小流量泄洪，挑流的流量非常小，水流基本以两股极薄的窄缝水舌出流。由于下游河道单位面积水流入水的流量与能量都比较小，因此不会对河床产生严重冲刷，避免了传统窄缝因流量小形不成纵向水舌而出现的集中水股冲砸河床问题。 2)大流量泄洪时，在比较充分的两股窄缝水舌顶部形成一层比孔口宽度略宽一点的横向挑流水舌，横向挑流水舌也限制了窄缝纵向水舌的纵向扩散长度，挑流水舌占总泄流量的分流比大约为30 40% 。由于窄缝水舌之间的间距比较小，因此窄缝水舌与横向水舌在有限的空间内对水流进行了充分扩散。解决了传统差动鼻坎由于体型参数限制，大流量泄洪难以充分扩散的问题。 3)本专利技术的泄洪消能工对不同流量的泄洪水流在有限空间进行扩散分流，因此水 流的消能率得以提高，中小流量泄洪，冲坑深度相对于普通窄缝水舌减小约30%，大流量泄 洪，冲坑深度相对于传统差动鼻坎减小约50%。 4)水流在空中得以充分扩散，减小了水流入水时的冲击力，因此水舌入水激溅而产生的泄洪雾化问题也得以减小，特别是大流量泄洪时，水流入水方式与宽尾墩水舌入水方式基本相似，因此其雾化程度相对于传统挑流水舌而言，得到大幅度减小。 5)由于该体型是分孔而设，因此也适应了运行的要求，即工程泄洪可以采用不同的闸孔开启方式，运行比较方便。附图说明 图1为专利技术泄洪消能工的三维透视图。 图2为本专利技术泄洪消能工的纵剖面图。 图3为本专利技术泄洪消能工的平面布置图。 以下结合附图和专利技术人给出的具体实施例来进一步说明本专利技术的技术方案和有 益效果，但是本专利技术的技术方案不仅局限于该实施例。具体实施方式 实施例1 图1为本专利技术泄洪消能工的三维透视图，由位于坝面斜坡段1上的两边过流墩(2、 3)与中间过流墩4形成三个挑流鼻坎与两个过水窄缝(5、6)。 图2为本专利技术泄洪消能工的纵剖面图，两边过流墩(2、3)顶部的挑流鼻坎与中间过流墩4的挑流鼻坎采用不同的反弧半径R1、R2和挑角91、 92，且中间过流墩4的挑流鼻坎比两边过流墩(2、3)的挑流鼻坎高。 图3为本专利技术泄洪消能工的平面布置图，两边过流墩(2、3)与中间过流墩4均被分为上下两半段LI与L2，上半段在平面上呈现矩形，下半段平面上呈现梯形，矩形槽对水流进行初始分流，梯形槽是窄缝水舌的横向收縮段的收縮比为b/B，是B过水窄缝始端宽度，b过水窄缝尾部宽度，侧向折射角度为arctag((c-a) /L2) ， a是两边过流墩Ll段的宽度，c是两边过流墩L2段尾部宽度，中间过流墩Ll段的宽度为2a，中间过流墩L2段尾部宽度为2c。 所述的过流墩位于1 : 0. 75 1 : 1. 5的坝面斜坡段，出口总高度约h = (0. 6 0. 8)Hd， Hd为堰面定型设计水头。 实施例2Rl = 19. 5m、 R2 = 21. 0m， 9 1 = 35° 、 9 2 = 28° ， Ll = 17. 5m、 L2 = 10. Om， b=2. Om、B = 4. O，侦U向折射角度为5. 7° ， a = 1. Om， c = 2. Om。 过流墩位于1 : 1. 428的坝面斜坡段，h = 13. 9m。 实施例3Rl = 19m、 R2 = 21m， 9 1 = 37 ° 、 9 2 = 28 ° ， Ll = 15. 5m、 L2 = 12. Om， b =1. 5m、 B = 4. Om，侦U向折射角度为7. 1° ， a = 1. Om， c = 2. 5m。 过流墩位于1 : 1. 428的坝面斜坡段，h = 13.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水电工程泄洪消能工，其特征在于：由位于坝面斜坡段上的两边过流墩与中间过流墩形成三个挑流鼻坎与两个过水窄缝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹进步，梁宗祥，龚红林，卢军，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]