专利名称：鸭嘴型薄壁堰装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种水务工程技术领域的构筑物装置，具体是一种鸭嘴型薄壁堰装置。
背景技术：
堰是指在明渠缓流中设置堰墙或两边束窄的边墙等水工建筑物形成的挡水设施。根据堰壁厚度S与水头H的关系，堰可分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰三类薄壁堰(S/H< 0. 67)、实用堰(0. 67 < S /H < 2. 5)、宽顶堰(2. 5 < S /H < 10)。堰主要是用于控制河流或渠道的水位及过流流量。在水利工程中，常根据不同的建筑条件及使用要求，建造不同类型的堰。长期以来，人们一直都在致力于开发和研究各种不同的堰型，使设计出的堰具有更好的过流能力和过流效率，以获取平稳的过堰流态来满足各种泄水建筑物的泄流要求。目前，国内中小型老水库扩容改造中，普遍存在着如何在抬高堰顶高程的情况下，减小堰流水头，增加泄洪流量的问题，在一些新建溢洪道中，也存在着受宽度、地形等约束和洪水超高库容受限的问题。 经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN1880584,
公开日2006. 12. 20，记载了一种"河流上的斜堰装置"，该技术包含泄水闸、分水墙、斜堰、斜坡线、护坡线、堤顶线、翼墙、护坡线、直线段。在泄水闸上方连接有翼墙、下方有分水墙，分水墙水平方向与斜堰之间有9角(30° -60° )。斜堰与斜坡线之间有直线段连接，堤顶线与斜坡线之间有护坡线连接，该技术发明的主要不足之处在于泄水的溢洪道轴线方向与上游来流方向不一致时，不但无法取得理想的泄流效果，而且显著增加了溢流坝的建设成本。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种鸭嘴型薄壁堰装置，减小堰入口水流的收縮作用，增加堰的泄水前沿长度，增强溢洪道的泄流作用，而且可以提高水库蓄水水位，增强水流消能作用，降低工程建设费用。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括拱形堰墙和侧堰墙，其中拱形
堰墙的两端分别与侧堰墙相连接，侧堰墙与水坝相连，拱形堰墙和侧堰墙包围于溢洪道外
侧，拱形堰墙与侧堰墙设置于同一水平面上且高度相同。
所述的拱形堰墙为圆弧形墙体，由混凝土或钢筋混凝土筑成。 所述的侧堰墙为与水流方向平行的直立墙体，由混凝土或钢筋混凝土筑成， 所述的拱形堰墙和侧堰墙的堰顶均设有形状相匹配的锐缘，锐缘的倾角为向下倾
斜30-60度。 所述的拱形堰墙和侧堰墙的堰壁厚度小于所述鸭嘴型薄壁堰的上游水位与下游水位之差值的O. 67倍。 与现有技术相比，本发明具有以下优点 当水库或河流不在洪峰季节的时候，此时水库和河流的水位并不高，所述的鸭嘴型薄壁堰起到蓄水的作用。当水库或河流的堰前的水位高于堰顶高程时，水流漫过本发明的鸭嘴堰下泄到下游，由于此发明的特殊堰型，使得上游水流溢过此新型堰顶时的过水面积增大；同时，通过堰顶的水流在泄水通道内的水流流态趋于平顺，大大降低了现有堰对水流的收縮作用，而且与现有的直线型薄壁堰相比，展宽了泄流前沿的泄水长度和增大了过水面积，使溢洪道内的单宽泄流能力大大增大。此外，这种新型堰使向下游的过堰水舌对冲，可以消除一部分能量，而且可以使水流中的气体含量增加，对改善河渠水生态环境具有一定积极意义。 与现有的薄壁堰相比，在相同堰上水头条件和泄水宽度情况下，本发明的堰的过流能力明显超过其他类型的堰。在工程应用中，此新型堰可以很好的解决那些由于泄流前沿受限，但又需要提高泄流能力的泄水建筑物所遇到的难题。在同样泄流能力下，工程费用较其他堰型少。 本发明可以广泛应用于一些中、小型水库溢洪道，尤其是小型水库溢洪道。采用此发明的堰不仅结构简单、工作可靠、节省工程量，又因减小收縮作用和加长溢流前沿和过水面积，而明显增大溢洪道的单宽泄水能力。
图1为本发明结构示意图。 图2为图1中的A-A断面的侧视图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1 :鸭嘴型薄壁堰装置 如图1所示，该鸭嘴型薄壁堰主要是由拱形堰墙1、侧堰墙2和地板3构成，侧堰墙2连接溢洪道4，溢洪道4设置在大坝5内，拱形堰墙1连接侧堰墙2，拱形堰墙1与侧堰墙2设置在地板3上。堰壁厚度S为O. 15m。 如图2所示，该鸭嘴型薄壁堰图1中A-A断面的侧视图。 所述的拱形堰墙1是由一段向上游凸出的弧形弯曲的薄壁直立墙体，和两边的薄壁直立侧堰墙2平顺连接，设置在地板3上，高出地板3m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而成，堰顶可以泄流，堰顶形状为锐缘形，如图2所示，锐缘角度为向下倾斜45度。拱形堰墙的上游曲面段为圆弧形状，其圆弧高度4m。 所述的侧堰墙2是顺水流方向的薄壁直立侧堰墙体，与拱形堰墙1平顺连接，设置在地板3上，高出地板3m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而成，堰顶可以泄流，堰顶形状为锐缘形，锐缘角度为向下倾斜45度。侧堰墙2的长度为2m。 所述的底板3是为满足固定拱形堰墙1和侧堰墙2、防渗和防冲要求而设置，由混凝土等构筑而成。 所述的溢洪道4是大坝5内用于下泄洪水的溢流通道，由混凝土等构筑而成。溢洪道4的宽度为8m。
所述的大坝5是拦水蓄水的坝体，由混凝土等构筑而成。大坝长度800m，平均宽度 为20m。 所述的水头是薄壁堰1的上游水位与薄壁堰1下游衔接的水位之差值，为lm。
当大坝前的水位低于地板上高程3m时，所述的壁厚为0. 25m钢筋混凝土构筑的鸭 嘴型薄壁堰起到蓄水的作用；当大坝前的水位高于地板上高程3m时，水流漫过本发明的鸭 嘴堰下泄到下游，由于此发明的特殊堰型，使得上游水流溢过此新型堰顶时的过水面积增 大；同时，通过堰顶的水流在泄水通道内的水流流态趋于平顺，大大降低了现有堰对水流的 收縮作用，而且与现有的直线型薄壁堰相比，展宽了泄流前沿的泄水长度和增大了过水面 积，使溢洪道内的单宽泄流能力大大增大。与现有的直线型薄壁堰相比，在相同堰上水头条 件和泄水宽度8m情况下，本发明的堰的过流能力明显超过其他类型的堰。
实施例2 :鸭嘴型薄壁堰装置 该鸭嘴型薄壁堰主要是由拱形堰墙1、侧堰墙2和地板3构成，侧堰墙2连接溢洪 道4，拱形堰墙1连接侧堰墙2，拱形堰墙1与侧堰墙2设置在地板3上。堰壁厚度S为 0. 25m。 所述的拱形堰墙1是由一段向上游凸出的弧形弯曲的薄壁直立墙体，和两边的薄 壁直立侧堰墙2平顺连接，设置在地板3上，高出地板5m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而 成，堰顶可以泄流，堰顶形状为锐缘形，锐缘角度为向下倾斜60度。拱形堰墙的上游曲面段 为圆弧形状，其圆弧高度4. 5m。 所述的侧堰墙2是顺水流方向的薄壁直立侧堰墙体，与拱形堰墙1平顺连接，设置 在地板3上，高出地板5m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而成，堰顶可以泄流，堰顶形状为 锐缘形，锐缘角度为向下倾斜60度。侧堰墙2的长度为2m。 所述的底板3是为满足固定拱形堰墙1和侧堰墙2、防渗和防冲要求而设置，由混 凝土或钢筋混凝土等构筑而成。 所述的溢洪道4是大坝5内用于下泄洪水的溢流通道，由混凝土或钢筋混凝土等 构筑而成。溢洪道4的宽度为9m。 所述的大坝5是拦水蓄水的坝体，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而成。大坝长度 800m，平均宽度为20m。 所述的水头是薄壁堰1的上游水位与薄壁堰1下游衔接的水位之差值，为1. 5m。
当大坝前的水位低于地板上高程5m时，所述的壁厚为0. 5m钢筋混凝土构筑的鸭 嘴型薄壁堰起到蓄水的作用；当大坝前的水位高于地板上高程5m时，水流漫过本发明的鸭 嘴堰下泄到下游，由于此发明的特殊堰型，使得上游水流溢过此新型堰顶时的过水面积增 大；同时，通过堰顶的水流在泄水通道内的水流流态趋于平顺，大大降低了现有堰对水流的 收縮作用，而且与现有的直线型薄壁堰相比，展宽了泄流前沿的泄水长度和增大了过水面 积，使溢洪道内的单宽泄流能力大大增大。与现有的直线型薄壁堰相比，在相同堰上水头条 件和泄水宽度9m情况下，本发明的堰的过流能力明显超过其他类型的堰。
实施例3 :鸭嘴型薄壁堰装置 该鸭嘴型薄壁堰主要是由拱形堰墙1、侧堰墙2和地板3构成，侧堰墙2连接溢洪 道4，拱形堰墙1连接侧堰墙2，拱形堰墙1与侧堰墙2设置在地板3上。堰壁厚度S为 0. 75m。
所述的拱形堰墙1是由一段向上游凸出的弧形弯曲的薄壁直立墙体，和两边的薄 壁直立侧堰墙2平顺连接，设置在地板3上，高出地板15m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而 成，堰顶可以泄流，堰顶形状为锐缘形，锐缘角度为向下倾斜60度。拱形堰墙的上游曲面段 为圆弧形状，其圆弧高度6m。 所述的侧堰墙2是顺水流方向的薄壁直立侧堰墙体，与拱形堰墙1平顺连接，设置 在地板3上，高出地板15m，由混凝土或钢筋混凝土等构筑而成，堰顶可以泄流，堰顶形状为 锐缘形，锐缘角度为向下倾斜60度。侧堰墙2的长度为3m。 所述的底板3是为满足固定拱形堰墙1和侧堰墙2、防渗和防冲要求而设置，由钢 筋混凝土等构筑而成。 所述的溢洪道4是大坝5内用于下泄洪水的溢流通道，由钢筋混凝土等构筑而成。 溢洪道4的宽度为12m。 所述的大坝5是拦水蓄水的坝体，由钢筋混凝土等构筑而成。大坝长度1200m，平 均宽度为50m。 所述的水头是薄壁堰1的上游水位与薄壁堰1下游衔接的水位之差值，为1. 5m。
当大坝前的水位低于地板上高程15m时，所述的壁厚为0.5m钢筋混凝土构筑的鸭 嘴型薄壁堰起到蓄水的作用；当大坝前的水位高于地板上高程15m时，水流漫过本发明的 鸭嘴堰下泄到下游，由于此发明的特殊堰型，使得上游水流溢过此新型堰顶时的过水面积 增大；同时，通过堰顶的水流在泄水通道内的水流流态趋于平顺，大大降低了现有堰对水流 的收縮作用，而且与现有的直线型薄壁堰相比，展宽了泄流前沿的泄水长度和增大了过水 面积，使溢洪道内的单宽泄流能力大大增大。与现有的直线型薄壁堰相比，在相同堰上水头 条件和泄水宽度12m情况下，本发明的堰的过流能力明显超过其他类型的堰。
权利要求
一种鸭嘴型薄壁堰装置，其特征在于，包括拱形堰墙和侧堰墙，其中拱形堰墙的两端分别与侧堰墙相连接，侧堰墙与水坝相连，拱形堰墙和侧堰墙包围于溢洪道外侧，拱形堰墙与侧堰墙设置于同一水平面上且高度相同。
2. 根据权利要求1所述的鸭嘴型薄壁堰装置，其特征是，所述的拱形堰墙为圆弧形墙体。
3. 根据权利要求1所述的鸭嘴型薄壁堰装置，其特征是，所述的侧堰墙为与水流方向平行的直立墙体。
4. 根据权利要求1或2或3所述的鸭嘴型薄壁堰装置，其特征是，所述的拱形堰墙和侧堰墙的堰顶均设有形状相匹配的锐缘。
5. 根据权利要求4所述的鸭嘴型薄壁堰装置，其特征是，所述的锐缘的倾角为向下倾斜30-60度。
6. 根据权利要求1或2或3所述的鸭嘴型薄壁堰装置，其特征是，所述的拱形堰墙和侧堰墙的堰壁厚度小于所述鸭嘴型薄壁堰的上游水位与下游水位之差值的0. 67倍。
全文摘要
一种水务工程技术领域的鸭嘴型薄壁堰装置，包括拱形堰墙和侧堰墙，其中拱形堰墙的两端分别与侧堰墙相连接，侧堰墙与水坝相连，拱形堰墙和侧堰墙包围于溢洪道外侧，拱形堰墙与侧堰墙设置于同一水平面上且高度相同。本发明减小堰入口水流的收缩作用，增加堰的泄水前沿长度，增强溢洪道的泄流作用，而且可以提高水库蓄水水位，增强水流消能作用，降低工程建设费用。
文档编号E02B7/16GK101705669SQ20091031097
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者叶上扬, 喻国良 申请人:上海交通大学