[发明专利]一种河谷挑流鼻坎

说明书

一种河谷挑流鼻坎，包括反弧底板、第一边导墙和第二边导墙，所述第一边导墙为平行于中轴线的直线墙，第二边导墙为尾部向中轴线偏转的斜线墙；所述反弧底板沿水流方向的出口包括第一折线出口和第二折线出口；第一折线出口的折线起点从第一边导墙的末端开始，至穿过中轴线后结束；第二折线出口的折线起点由第一折线出口末端开始，连接至靠近第二边导墙的末端。大部分水流沿第一折线出口横向分散挑出，水流受第二边导墙的斜向导向作用，出流略向中间挤压并与第一折线出口水舌碰撞消能。水舌入水点为沿下游河道方向狭长的带状，下泄水流分散，降低了入水能量，并充分利用河床深覆盖层形成的水垫消能，减轻下游两岸边水面波动和两岸冲刷。

技术领域

本发明涉及水利水电工程泄洪消能结构领域，具体涉及一种河谷挑流鼻坎。

背景技术

目前我国的水利水电工程大多处于西南高山峡谷河道，高山峡谷河道的泄洪水头高、单宽流量大、泄洪功率大，且泄洪建筑物出口处山体陡峭、河谷狭窄。尤其是当下游河床为深覆盖层时，挑落水流对下游河道的冲刷机理更加复杂，流态更加紊乱。挑流消能是水利水电工程中广泛应用的消能形式，挑流消能的工作方式是在泄水建筑物末端设置挑流鼻坎，使水流向下游挑射，通过射流在空中的扩散、紊动和掺气作用，消除部分能量，然后跌落到离鼻坎较远的河槽中，落入下游。

常见的挑流鼻坎形式有斜切挑坎、窄缝挑坎等。斜切挑坎水流分散度有限，消能效果欠佳，且易使水流冲击到对岸，危及对岸安全；窄缝挑坎的两侧边墙受力较大，侧墙高度较高。当泄洪建筑物轴线与下游河道有一定夹角、河谷狭窄、下游河床覆盖层较深时，挑出的水流落点及入水角度控制较难，当出流水舌轨迹控制不当，水舌将会砸向本岸或冲向对岸，使下游两岸的防护工程量大，投资增高。因此需要合理布置挑流鼻坎结构，保证工程运行安全。

发明内容

为了克服现有技术的水舌难以控制，易冲击到对岸危及安全的不足，本发明旨在提供一种河谷挑流鼻坎，以用于高山峡谷及下游深覆盖层的河道，结构简单、施工方便、消能充分，使挑坎出流能顺河道下泄，并充分利用下游河床覆盖层形成的水垫消能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种河谷挑流鼻坎，包括反弧底板和分别与反弧底板两侧面组合的第一边导墙、第二边导墙，所述反弧底板包括水平段和曲面段，所述曲面段为向下凹的曲面，并与所述水平段相接；所述第一边导墙、第二边导墙均为铅垂平面，其特征在于，所述第一边导墙为平行于中轴线的直线墙，第二边导墙为尾部向中轴线偏转的斜线墙；所述曲面段沿水流方向的出口包括第一折线出口和第二折线出口；所述第一折线出口的折线起点从第一边导墙的末端开始，至穿过中轴线后结束，并连接第二折线出口的折线起点；所述第二折线出口的折线起点由第一折线出口末端开始，连接至靠近第二边导墙的末端，第二折线出口的终点与第二边导墙的末端之间的宽度b小于或等于挑坎前沿初始宽度B的1/10；所述第一折线出口的折线与第二折线出口的折线之间的夹角α为125°~135°。曲面段的作用是顺畅地将水流从水平段转变为沿着与水平线成β角（即挑角）的方向挑射出去，挑角β的大小直接影响冲坑深度和射程。

第一折线出口宽度较大，挑角由小增大，大部分水流沿第一折线出口横向分散挑出。第二折线出口沿水流方向长度较长，水舌出坎后纵向分散度增加，入水角度加大。水流受第二边导墙的斜向导向作用，出流略向中间挤压并与第一折线出口水舌碰撞消能，消能效果较好。水舌入水点为沿下游河道方向狭长的带状，下泄水流分散，降低了入水能量，并充分利用河床深覆盖层形成的水垫消能，减轻了下游两岸边水面波动和两岸冲刷。

所述第一边导墙的长度范围内的反弧底板的挑角β1为9°~20°，第一边导墙的长度为L1（13m~25m），第二边导墙长度为L2（38m~45m），第二边导墙的长度范围内的反弧底板的挑角β2为28°~34°。使第二边导墙的出坎水舌以较大的入水角度挑入河中，第二边导墙尾部向中轴线偏一定距离可使水舌远离本岸并向河中偏转。