水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有不对称宽尾墩结构、可适应工程差异化需要的水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构，所述泄洪消能系统包含左、右闸墩，两闸墩之间的溢流面，消力池，在左、右闸墩的尾部或中后部设置有不对称的宽尾墩，宽尾墩的上游高度、顶部斜坡贴角均不对称，根据需要，还可设计闸墩的上游墩头的倒圆半径不同，在宽尾墩的出口段区域溢流面设置有小挑坎。不对称宽尾墩体型使不对称来流或对称来流通过宽尾墩后，下泄水流形态、分布得以重新调整，从而适应不同工程的差异化需要，避免局部水流冲刷边墙，确保溢流面上流态稳定，确保水流均匀进入消力池，保障相对稳定的泄洪消能效果，减轻对下游岸坡的雾化影响和冲刷等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水利水电工程泄洪消能结构，尤其是一种宽尾墩结构。
技术介绍
水利水电枢纽工程拦截了河流，为宣泄洪水，一般都设有泄洪消能建筑物。泄水建筑物下泄水流能量较高，流速一般较大，如果不采取工程措施消除下泄水流的动能，将会冲刷下游河床，危及泄水建筑物的安全。目前，工程中常用的泄洪消能形式有挑流消能、底流消能等。宽尾墩加底流泄洪消能形式在国内多个工程中得到成功的运用，取得了较为丰富的工程经验。水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构，包含闸墩、两闸墩之间的溢流面、消力池，在闸墩尾部设置对称宽尾墩。加设宽尾墩的泄洪消能的工作原理是，通过设置在闸墩中后部的宽尾墩缩窄水流、使下泄水流竖向拉开、空中扩散，使水流充分掺气，改变水流入消力池的方式，使下泄水流在消力池内消能更加充分，从而减轻对消力池底板的脉动压力，降低临底流速，提高泄洪消能效果，确保泄流设施的安全。现有宽尾墩结构均为对称宽尾墩，受河道地形条件、地质条件、河流来流条件等因素的影响，以及各工程下游河道抗冲刷、抗雾化的要求不同，在运用对称宽尾墩的过程中发现了如下常见的问题(I)河道来流条件基本对称，需要调整出流为不对称对闸前水库水面较宽阔的情况，基本上可视进入闸墩的水流条件呈对称状态。为充分利用宽尾墩“缩窄水流、使下泄水流竖向拉开、空中扩散，使水流充分掺气”等特点，按照常规的对称宽尾墩设计，若进流条件基本对称，可能带来如下问题①下泄水流竖向拉开，局部水流可能冲刷溢流面边墙，甚至越过溢流面边墙，造成溢流面边墙加高，增加工程量及设计难度；②下泄水流空中均匀扩散，对下游岸边雾化的影响较大，若下游岸边边坡对防雾化有要求时，需适当调整宽尾下泄水流泄流方向，然而对称宽尾墩无法做到这一点若下游岸坡抗冲刷能力较低，应适当调整宽尾挑射水流出流方向，减轻水流直接冲刷下游岸边边坡，然而对称宽尾墩也无法做到这一点。(2)闸墩进流条件不对称，需调整出流为基本对称按照常规的对称宽尾墩设计，若进流条件不对称，可能带来如下问题①常规宽尾下泄水流局部范围可能冲刷溢流面边墙，甚至越过溢流面边墙，造成溢流面边墙加高，增加工程量；②对于多泄流通道，由于下泄水流横向不对称，加剧了溢流面流态的混乱、脉动压强增大，影响流态的稳定性；③下泄水流不均匀，造成消力池局部区域脉动压力增大，局部临底流速增高，难以保障相对良好而稳定的泄洪消能效果，增加消力池结构设计难度。
技术实现思路
为了克服现有对称宽尾墩应用时无法全面满足具体工况要求的不足，本技术所要解决的技术问题是提供一种具有不对称宽尾墩结构、可适应工程差异化需要的水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构，所述泄洪消能系统包含左、右闸墩，两闸墩之间的溢流面，消力池，在左、右闸墩的尾部或中后部设置有不对称的宽尾墩。所述宽尾墩的上游高度不对称。所述宽尾墩的顶部设不对称的斜坡贴角。所述斜坡贴角与闸墩的交线与水平 线的夹角不对称。所述斜坡贴角与宽尾墩竖直面之间的交线与水平线的夹角不对称。所述左、右闸墩的上游墩头的倒圆半径不同。所述宽尾墩的出口段区域溢流面设置有小挑坎。本技术的有益效果是改造对称宽尾墩体型为不对称宽尾墩体型，使不对称来流或对称来流通过宽尾墩后，下泄水流形态、分布得以重新调整，从而适应不同工程的差异化需要，避免局部水流冲刷边墙，确保溢流面上流态稳定，确保水流均匀进入消力池，保障相对稳定的泄洪消能效果，减轻对下游岸坡的雾化影响和冲刷等。附图说明图I是本技术的总体平面布置图。图2是本技术的总体剖面布置图。图3是本技术的局部放大平面布置图。图4是本技术的边墩立面图。图5是本技术的中墩立面图。图中标记为，I -宽尾墩，2-宽尾墩，3-小挑坎，4-溢流面，5-左边墩，6-中闸墩，7-左溢流面边墙，8-墩头，9-墩头，10-消力池，11-水流，12-斜坡贴角，13-斜坡贴角。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图I、图2、图3、图4和图5所示，本技术的水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构，所述泄洪消能系统包含左、右闸墩，两闸墩之间的溢流面4，和消力池10，在左、右闸墩的尾部或中后部设置有不对称的宽尾墩1、2。本技术与现有技术的关键区别在于创新性地使用了不对称结构的宽尾墩1、2，宽尾墩1、2的体型可结合模型试验进行优化，以适应不同来流条件下的需要，从而达到既能保持宽尾墩的良好消能效果，又可合理调整下泄水流分布形态的目的。如图I、图4和图5所示，所述宽尾墩I、2的上游高度H不对称，上游高度H根据工程规模、泄洪水流等实际情况可适当选用，把基本对称的河道来流调整为不对称下泄的水流，避免下泄水流冲刷溢流面边墙，甚至越过溢流面边墙，以减少边墙工程量及设计难度。如图I、图4和图5所示，所述宽尾墩1、2的顶部设不对称的斜坡贴角12、13，以调整泄流方向，减少对下游岸坡的泄洪雾化影响范围，减轻出流对下游岸坡的冲刷。若是进流条件不对称情况，不对称的上游高度及斜坡贴角可调整出流为基本对称，使不对称来流通过宽尾墩后，下泄水流沿程分布均匀，发挥宽尾墩调整水流形态、增强消能效果的同时，避免局部水流可能冲刷边墙的问题，确保溢流面上流态稳定，确保水流均匀进入消力池，保障相对稳定的泄洪消能效果。如图I、图4和图5所示，所述不对称的斜坡贴角12、13可以是斜坡贴角12、13与闸墩的交线与水平线的夹角不对称和/或斜坡贴角12、13与宽尾墩竖直面之间的交线与水平线的夹角不对称。如图I所示，所述左、右闸墩5、6的上游墩头8、9的倒圆半径不同，以进一步适应进流条件不对称的情况。上游端倒圆半径也可以取一样，完全通 过不对称宽尾墩来实现改变水流的目的。如图I、图2、图3、图4和图5所示，所述宽尾墩1、2的出口段区域溢流面设置有小挑坎3，以增强下泄水流掺气效果，消减高速过流面可能产生的空蚀破坏作用。在无掺气减蚀设施要求时，也可不设小挑坎3。实施例以“河道来流条件基本对称，需要调整出流为不对称”为例说明本技术的具体实施方式如图I 图5所示，两闸墩分别为左边墩5和中闸墩6，左溢流面边墙7、闸墩下游侧宽尾墩I和宽尾墩2、闸墩之间的溢流面4和小挑坎3、消力池10组成了水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构。左边墩5的上游墩头8和右闸墩6的上游墩头9的倒圆半径不同。水流11通过闸墩之间的溢流面4，受不对称的宽尾墩I和2的挤压缩窄，改变了下泄水流流态及分布，使靠左边墩5及左溢流面边墙7侧水面线高度较低，同时使下泄水流主流偏离左溢流面边墙7，减少了泄洪雾化对下游岸坡的影响，减轻水流下游岸边的冲刷。上述宽尾墩收缩比即宽尾墩尾部闸孔宽度和闸孔净宽之比为0. 533。宽尾墩I的上游高度H = 5m,顶部具有斜坡贴角12，斜坡贴角12与左边墩5的交线与水平线的夹角0 =30°，斜坡贴角12与宽尾墩I竖直面之间的交线与水平线夹角0=0° ;宽尾墩2的上游高度H = 0m，顶部具有斜坡贴角13，斜坡贴角13与右闸墩6的交线与水平线的夹角a =16°，斜坡贴角13与宽尾墩竖直面之间的交线与水平线夹角Y =13。。下泄水流受小挑坎3的顶托，使下泄水流掺气更加充分，有利于在顺水流方向上拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
水利水电工程泄洪消能系统中的宽尾墩结构，所述泄洪消能系统包含左、右闸墩，两闸墩之间的溢流面(4)，和消力池(10)，其特征是：在左、右闸墩的尾部或中后部设置有不对称的宽尾墩(1、2)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，叶发明，胡小红，赵永刚，张连明，余明智，高晓梅，袁琼，彭文明，闫勇，刘侠，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，
类型：实用新型
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