[发明专利]窄河谷岸边泄水建筑物出口消能结构

说明书

本发明公开了一种窄河谷岸边泄水建筑物出口消能结构，包括泄槽和鼻坎，泄槽位于鼻坎的上游，包括由直线段、抛物线段、斜切线段和圆弧段组成的泄槽底板，以及由直线段和圆弧段组成的两侧边墙，两侧圆弧段边墙均向邻河侧小角度偏转；所述鼻坎位于泄槽的下游，包括底板和设置在底板靠山体侧并与泄槽圆弧边墙相切的鼻坎边墙，以及位于底板上并与鼻坎边墙相切的扭曲贴角体和设置在底板邻河侧边缘的楔形小挑坎。本发明出口消能结构，可使水舌纵向拉开和横向扩散，减少对狭窄河谷岸坡的冲刷，降低水舌轨迹，减弱泄洪雾化，同时降低了鼻坎边墙高度。

技术领域

本发明涉及水工建筑物的消能结构，尤其是一种窄河谷岸边泄水建筑物出口消能结构。

背景技术

水利水电工程泄水建筑物出口的水流流速一般都比较大，泄洪时常出现水流冲刷岸坡、泄洪雾化等问题，当河谷狭窄、出口高程高出河道水位较多时，岸坡冲刷和雾化问题更为突出。

为解决此问题，工程中常采用异型挑坎、窄缝挑坎、曲面贴角窄缝挑坎等结构。异型挑坎有舌型挑坎、燕尾挑坎、斜切挑坎等，控制挑流水舌方向、入水落点及冲刷坑位置。窄缝挑坎是通过侧墙收缩使挑射水舌沿纵向拉开，以达到提高消能效果较少冲刷的目的。这些挑坎结构控制的水舌，或是横向扩散，或是纵向拉开，或是通过多个挑坎过流实现纵向拉开与横向扩散的结合。当采用窄缝挑坎消能时，挑坎段的边墙常常较高。

曲面贴角窄缝鼻坎可以实现水流的纵向拉开与导向作用，但对于要求水舌底部跨岸距离大的工程，曲面贴角鼻坎底部溜槽的导向作用非常有限，而加大溜槽导向作用，又必然增加上部水体的流量，上部水体流量的增加会导致顶部水舌纵向拉开幅度受到限制，且水舌对撞后形成的抛洒水舌又产生砸岸问题，另外曲面贴角窄缝鼻坎形成的水舌雾化问题也比较严重。因此对于河谷狭窄同时要求水舌底部跨岸距离大的工程，曲面贴角窄缝鼻坎并不适合。

当河谷狭窄、出口高程高且泄槽轴线与河道中心线夹角较大时，即要考虑水流冲刷对岸，又要兼顾水舌跨越本岸以避免本岸冲刷；当泄水建筑物出口附近存在居民及潜在滑坡体等情况时，还应控制下泄水流带来的雾化问题。减少冲刷需要充分消能，而消能的同时又不可避免的带来雾化问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种窄河谷岸边泄水建筑物出口消能结构，解决狭窄河谷泄水建筑物出口水流冲刷岸坡、降低鼻坎边墙高度及减轻雾化问题。

本发明所采用的技术方案是：一种窄河谷岸边泄水建筑物出口消能结构，包括泄槽和鼻坎，泄槽位于鼻坎的上游，泄槽部分位于山体内，部分位于山体外，其下游设置兼顾导向和扩散作用的鼻坎；鼻坎包括鼻坎底板、设置在鼻坎底板靠山体侧并与泄槽边墙相切的鼻坎边墙、设置在鼻坎底板邻河侧边缘的楔形小挑坎，在鼻坎底板上设置有贴角体，贴角体由不同高度、不同半径、不同圆心的系列圆弧扭曲而成，系列圆弧与鼻坎边墙相切；系列圆弧的圆心均在垂直于鼻坎边墙的垂线上，各圆心的高程不同；系列圆弧的起点均在鼻坎边墙的起点处，系列圆弧的末端点在与鼻坎边墙垂直的出口断面上，鼻坎边墙为前段等高后段变高，楔形小挑坎为高出鼻坎底板并向鼻坎底板方向倾斜的楔形体。

所述泄槽包括作为泄槽主体的直线段泄槽，位于泄槽出口部位依次连接的泄槽抛物线段底板、泄槽斜切线段底板和泄槽圆弧段底板，以及位于泄槽抛物线段底板和泄槽斜切线段底板两侧的直线段边墙和位于泄槽圆弧段底板两侧的圆弧段边墙，两侧的圆弧段边墙均向邻河侧偏转。

所述直线段泄槽、泄槽抛物线段底板、泄槽斜切线段底板、泄槽直线段边墙位于山体内，泄槽圆弧段底板和圆弧段边墙位于山体外。

本发明的有益效果是：

(1)窄河谷岸边泄水建筑物出口的消能结构，采用了一种导向与扩散相结合的布置结构，即通过泄槽边墙和鼻坎贴角体的导向扩散作用，以及鼻坎底板邻近河道一侧边缘楔形小挑坎的挑流作用，解决了水舌跨岸、冲刷对岸问题，减轻了雾化问题。