[发明专利]用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎

说明书

本发明所述用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎，由底板和分别与底板两侧面组合的第一边墙和第二边墙构成，所述底板沿水流方向依次由向上凹的圆弧面段及与圆弧面段相切衔接的斜面段组成，底板的圆弧面段包括圆弧形过水面及位于圆弧形过水面两侧的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面均为铅垂平面，底板的斜面段包括齿状过水面，所述齿状过水面由一个中齿和对称分布于中齿两侧且尺寸相同的第一侧齿和第二侧齿构成，各齿的根部均与圆弧面段相接，中齿的长度大于侧齿的长度。本发明所述挑流鼻坎能使拱坝表中孔水流分区落水，纵向扩散，减小单位面积入水量，从而实现“护坡不护底、不设二道坝”的天然水垫塘布置方案，简化工程布置，节省工程成本。

技术领域

本发明属于水利水电工程中的泄洪消能设施领域，具体涉及用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎。

背景技术

我国西南地区的拱坝工程具有水头高、河谷狭窄以及深覆盖层的特点，通常采用“水垫塘+二道坝”的布置方案，需要修建规模宏大、造价昂贵的水垫塘与二道坝。而对于具有深覆盖层的狭窄河谷，由于下游水垫深厚，水垫塘底板承受的冲击压强较小，而且消能区的水体体积也已足够大，足以耗散下泄能量，若能合理布置拱坝表孔与中孔的相对位置，实现表中孔水流分区落水、纵向扩散，减小单位面积入水量，便可实现“护坡不护底、不设二道坝”的天然水垫塘布置方案，从而避免修建规模宏大、造价昂贵的水垫塘与二道坝。但是现有用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎均为等宽挑坎或窄缝挑坎，大坝泄洪时这类挑坎不能使水流在空中得到充分的扩散，单位面积入水量大，挑流水舌对下游河床的冲击力很大，往往造成河床严重下切，威胁大坝地质基础的安全，需要修建造价昂贵的水垫塘和二道坝来缓冲下泄水流的冲击力，无法实现“护坡不护底、不设二道坝”的天然水垫塘布置方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎，以使拱坝表中孔水流分区落水，纵向扩散，减小单位面积入水量，从而实现“护坡不护底、不设二道坝”的天然水垫塘布置方案，简化工程布置，节省工程成本。

本发明所述用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎，由底板和分别与底板两侧面组合的第一边墙和第二边墙构成，所述底板沿水流方向依次由向上凹的圆弧面段及与圆弧面段相切衔接的斜面段组成，底板的圆弧面段包括圆弧形过水面及位于圆弧形过水面两侧的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面均为铅垂平面，底板的斜面段包括齿状过水面，所述齿状过水面由一个中齿和对称分布于中齿两侧且尺寸相同的第一侧齿和第二侧齿构成，各齿的根部均与圆弧面段的圆弧形过水面相接，中齿的长度大于侧齿的长度，第一侧齿和第二侧齿的外侧面均为凸形弧面，两个凸形弧面分别与圆弧面段中圆弧形过水面的第一侧面、第二侧面相切，两个凸形弧面端部水平投影点的切线与底板中心线的夹角相同，或第一侧齿和第二侧齿的外侧面均为凹形弧面，两个凹形弧面分别与圆弧面段中圆弧形过水面的第一侧面、第二侧面相切，两个凹形弧面端部水平投影点的切线与底板中心线的夹角相同；第一边墙和第二边墙分别与底板圆弧面段中圆弧形过水面的第一侧面及与第一侧面相切的凸形弧面或凹形弧面、底板圆弧面段的第二侧面及与第二侧面相切的凸形弧面或凹形弧面相匹配，因而第一边墙和第二边墙均由平直边墙和圆弧面边墙组成且平直边墙与圆弧面边墙相切。

上述用于高拱坝坝身泄洪的挑流鼻坎，所述底板圆弧面段的圆弧形过水面半径R₁＝L₁/β，式中，L₁为底板圆弧面段的圆弧形过水面长度，β为底板斜面段的齿状过水面与水平面的夹角，单位为弧度，所述底板圆弧面段的圆弧形过水面宽度B与圆弧形过水面长度L₁之比为1︰(1～3)，所述底板斜面段的齿状过水面与水平面的夹角β＝5°～35°，底板斜面段的齿状过水面坡度i＝tanβ，由于1°＝π/180弧度，因而计算底板圆弧面段的圆弧形过水面半径R₁时，可进行度与弧度的换算。