用于高拱坝的泄洪表孔结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种泄洪表孔结构，尤其是涉及一种用于高拱坝的泄洪表孔结构，属于水利水电工程建筑物设计建造技术领域。


背景技术：

2.表、深孔水舌空中无碰撞泄洪消能方式是一种能够有效降低高拱坝坝身泄洪雾化强度的新型的泄洪消能方式，其主要原理是通过在孔口出口部位采用宽尾墩等收缩流道的结构，限制表孔出流水舌横向扩散，促进水舌纵向拉开，从而实现表、深孔水舌空中穿插，不发生空中碰撞，减少因水舌空中碰撞而导致的泄洪雾化的增强的目的。对于采用表、深孔水舌空中无碰撞泄洪消能方式的表孔结构而言，限制出流水舌的横向扩散以避免与深孔水舌发生碰擦、促进水舌纵向拉开以避免水舌入水过于集中而造成的下游水垫塘底板冲击压力过大、保持流态稳定是对其结构体型的主要要求。高拱坝泄洪表孔一般为开敞式溢洪道结构，流道较短，出口流速较低，为了满足水舌横向收缩、纵向拉伸、流态稳定的要求，现阶段表孔出口主要的结构型式为宽尾墩+底板完全透空结构体型，具体结构如图1、图2所示。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种既能够有效减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，又能够有效避免小流量、低流速情况下表孔下泄水流影响下部深孔出口结构安全的用于高拱坝的泄洪表孔结构。
4.为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于高拱坝的泄洪表孔结构，包括高拱坝本体，所述的泄洪表孔结构还包括至少两条宽尾墩表孔流道，各条所述的宽尾墩表孔流道沿河道宽度方向顺序的布置在所述高拱坝本体的顶部，在各条宽尾墩表孔流道中后段的两个边墙上均分别设置有相互适应的防水翅收水结构，在各条宽尾墩表孔流道末段的底板上均设置有水舌内缘整理结构；排洪过程中，下泄水流的水舌通过所述的防水翅收水结构拉伸其长度，下泄水流外缘侧的不稳定水翅在相应防水翅收水结构的配合下减少，下泄水流内缘侧的不稳定水翅在相应水舌内缘整理结构的配合下减少。
5.进一步的是，所述的防水翅收水结构包括布置在各条宽尾墩表孔流道边墙上的收缩构形，所述的收缩构形通过沿高程方向向下逐渐缩小宽尾墩表孔流道过流截面面积增加流道中后段过水深度来延长下泄水流水舌的长度，所述的收缩构形通过沿高程方向中上部大于中下部宽尾墩表孔流道的过流截面面积来减少下泄水流外缘侧的不稳定水翅。
6.上述方案的优选方式是，所述的收缩构形为沿高程在宽尾墩表孔流道边墙上的不等宽收缩，所述的不等宽收缩在流速较高的宽尾墩表孔流道边墙底部的收缩比大于流速较低的宽尾墩表孔流道边墙顶部的收缩比。
7.进一步的是，底部收缩比大于顶部收缩比的所述不等宽收缩在下游方向上的视图呈“y”型。
8.上述方案的优选方式是，所述的收缩构形为与宽尾墩表孔流道边墙一体成型的混
凝土圆滑过渡收缩体。
9.进一步的是，所述的水舌内缘整理结构为设置在宽尾墩表孔流道底板末段上的折线型底板，在高程方向向下弯折的所述折线型底板的末端与宽尾墩表孔流道边墙的末端齐平。
10.上述方案的优选方式是，通过折线型底板调整后的下泄水流水舌内缘的高程不低下方高拱坝本体上布置的深孔出口启闭机房最外侧的高程。
11.进一步的是，所述折线型底板向下弯折的坡度通过水力学模型试验验证确定。
12.进一步的是，在每一条宽尾墩表孔流道上方的高拱坝本体上还设置有至少一组支撑大梁。
13.本实用新型的有益效果是：本技术的泄洪表孔结构以现有的高拱坝本体为基础，通过增加设置至少两条宽尾墩表孔流道，并使各条所述的宽尾墩表孔流道沿河道宽度方向顺序的布置在所述高拱坝本体的顶部，然后再在各条宽尾墩表孔流道中后段的两个边墙上均分别设置有相互适应的防水翅收水结构，在各条宽尾墩表孔流道末段的底板上均设置有水舌内缘整理结构；并在排洪过程中，使下泄水流的水舌通过所述的防水翅收水结构拉伸其长度，使下泄水流外缘侧的不稳定水翅在相应防水翅收水结构的配合下减少，而下泄水流内缘侧的不稳定水翅在相应水舌内缘整理结构的的配合下减少。从而既有效的减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，又有效避免小流量、低流速情况下表孔下泄水流影响下部深孔出口结构安全。
附图说明
14.图1为本实用新型涉及到的现有泄洪表孔结构的结构示意图；
15.图2为图1的a
‑
a剖视图；
16.图3为实用新型用于高拱坝的泄洪表孔结构的结构示意图；
17.图4为图3的i
‑
i剖视图；
18.图5为图3的b
‑
b剖视图；
19.图6为实用新型涉及到的下泄水流的流态示意图。
20.图中标记为：高拱坝本体1、宽尾墩表孔流道2、防水翅收水结构3、底板4、水舌内缘整理结构5、宽尾墩表孔流道边墙6、折线型底板7、深孔出口启闭机房8、支撑大梁9、下泄水流内缘侧10。
具体实施方式
21.如图3、图4、图5以及图6所示是本实用新型提供的一种既能够有效减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，又能够有效避免小流量、低流速情况下表孔下泄水流影响下部深孔出口结构安全的用于高拱坝的泄洪表孔结构。所述的泄洪表孔结构包括高拱坝本体1，所述的泄洪表孔结构还包括至少两条宽尾墩表孔流道2，各条所述的宽尾墩表孔流道2沿河道宽度方向顺序的布置在所述高拱坝本体1的顶部，在各条宽尾墩表孔流道中后段的两个边墙上均分别设置有相互适应的防水翅收水结构3，在各条宽尾墩表孔流道末段的底板4上均设置有水舌内缘整理结构5；排洪过程中，下泄水流的水舌通过所述的防水翅收水结构3拉伸其长度，下泄水流外缘侧的不稳定水翅在相应防水翅收水结构3的配合下减少，下泄
水流内缘侧10的不稳定水翅在相应水舌内缘整理结构5的的配合下减少。本技术的泄洪表孔结构以现有的高拱坝本体为基础，通过增加设置至少两条宽尾墩表孔流道，并使各条所述的宽尾墩表孔流道沿河道宽度方向顺序的布置在所述高拱坝本体的顶部，然后再在各条宽尾墩表孔流道中后段的两个边墙上均分别设置有相互适应的防水翅收水结构，在各条宽尾墩表孔流道末段的底板上均设置有水舌内缘整理结构；并在排洪过程中，使下泄水流的水舌通过所述的防水翅收水结构拉伸其长度，使下泄水流外缘侧的不稳定水翅在相应防水翅收水结构的配合下减少，而下泄水流内缘侧的不稳定水翅在相应水舌内缘整理结构的的配合下减少。从而既有效的减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，又有效避免小流量、低流速情况下表孔下泄水流影响下部深孔出口结构安全。
22.上述实施方式中，为了最大限度的减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，同时又方便混凝土结构坝体以及流道的建造，本技术所述的防水翅收水结构3包括布置在各条宽尾墩表孔流道边墙6上的收缩构形，所述的收缩构形通过沿高程方向向下逐渐缩小宽尾墩表孔流道2过流截面面积增加该宽尾墩表孔流道中后段过水深度来延长下泄水流水舌的长度，所述的收缩构形通过沿高程方向中上部大于中下部宽尾墩表孔流道2的过流截面面积来减少下泄水流外缘侧的不稳定水翅。此时，所述的收缩构形为沿高程在宽尾墩表孔流道边墙6上的不等宽收缩，所述的不等宽收缩在流速较高的宽尾墩表孔流道边墙底部的收缩比大于流速较低的宽尾墩表孔流道边墙顶部的收缩比。优选的方式为，底部收缩比大于顶部收缩比的所述不等宽收缩在下游方向上的视图呈“y”型。而且将所述的收缩构形设置为与宽尾墩表孔流道边墙6一体成型的混凝土圆滑过渡收缩体。
23.进一步的，为了最大限度的避免小流量、低流速情况下表孔下泄水流影响下部深孔出口结构安全，同样，也是为了便于混凝土结构坝体以及流道的建造，本技术所述的水舌内缘整理结构5为设置在宽尾墩表孔流道底板末段上的折线型底板7，在高程方向向下弯折的所述折线型底板7的末端与宽尾墩表孔流道边墙6的末端齐平。此时，通过折线型底板7调整后的下泄水流水舌内缘的高程不低下方高拱坝本体1上布置的深孔出口启闭机房8最外侧的高程。相应的，为了保证水舌内缘的整理效果最佳，本技术所述折线型底板7向下弯折的坡度通过水力学模型试验验证确定。当然，此时在每一条宽尾墩表孔流道2上方的高拱坝本体1上还设置有至少一组支撑大梁9。
24.综上所述，采用本技术提供的泄洪表孔结构来排洪还具有以下优点，
25.1)在流速较高的流道边墙底部仍采用了较大的收缩比，这有利于增加出口断面水深、促进水舌的纵向拉伸；在流道边墙顶部即靠近水面位置采用了较小的收缩比，流道内水面因急流冲击波而产生的不稳定水翅较少，有利于表孔水舌的稳定性；
26.2)通过设置整流板，表孔水舌主流在流道底板末端即与流道底板脱离；由于流道边墙末端位于流道底板末端之后，表孔水舌在脱离流道底板约束后，仍受到流道边墙的约束，水舌横向约束得到加强，不稳定水翅将得以减少，表孔水舌流态将更加稳定；
27.3)设置了整流板后，表孔水舌主流受流道底板约束较小，仍能沿纵向充分拉伸，入水垫塘较分散，水垫塘底板冲击压力仍保持在较低水平；
28.4)由于设置了整流板，在小流量、低流速情况下，表孔不稳定水翅受整流板的约束，沿远离深孔出口启闭机房的方向运动，从而避免了表孔下泄水流影响深孔出口启闭机房安全。
29.实施例一
30.本技术所要解决的技术问题是提供一种既能够有效减轻表孔水舌水翅、促进表孔水舌纵向拉伸，又能够避免在小流量、低流速情况下表孔下泄水流不影响下部深孔出口结构安全的表孔体型。
31.本技术解决技术问题所采用的技术方案是：
32.1)在表孔出口部位，流道边墙采用沿高程不等宽收缩的方式，在流速较高的流道边墙底部采用较大的收缩比，在流道边墙的顶部采用较小的收缩比，从下游看类似于英文字母“y”型；
33.2)在流道底板末端与流道边墙末端之间，设置倾角大于表孔出口底板倾角的整流板，从而形成折线型的底板；
34.3)整流板的倾角不得影响表孔主流纵向扩散，同时需满足低流速泄流不冲击深孔出口启闭机房，此时可以通过水力学模型试验验证获得。