[实用新型]一种不对称拱坝的系统性泄洪消能布置结构

说明书

本实用新型提供了一种不对称拱坝的系统性泄洪消能布置结构，使泄洪中心线与下游河道的中心线重合或平行，并与拱坝中心线呈一定夹角，所述泄洪孔口被布置为多层孔口，各层孔口平面上采用与拱坝轴线呈一定夹角的不对称圆弧布置，通过圆弧曲率半径、泄洪孔分组、孔口出流在垂直方向上的角度，控制泄洪水舌运动轨迹，使水舌分层错落进入水垫塘中央。本实用新型通过采用分层不对称的泄洪孔口布置，控制水舌运动轨迹，使水舌顺应下游河道，解决了不对称的拱坝结构和不对称的地形条件对泄洪安全和岸坡冲刷的不利影响，满足大坝泄洪消能要求。

技术领域

本实用新型涉及一种不对称拱坝的泄洪消能布置结构，适用于水利水电工程，尤其适用于窄河谷、大流量，两岸地势差别较大的不对称拱坝的泄洪消能。

背景技术

窄河谷、大泄量的混凝土高拱坝工程，通常利用布置在坝身的多层孔口泄洪，下游水垫塘消能。泄洪水流的巨大能量通过多层水舌空中分散，碰撞(或不碰撞)，最后落入下游水垫塘消能后，平稳进入下游河道。国内大型的混凝土高拱坝工程如二滩水电站、小湾水电站、溪洛渡水电站、拉西瓦水电站、锦屏一级水电站、构皮滩水电站等均采用这种泄洪消能型式。这些工程基本上位于两岸地形较为对称的V型或U型河谷，拱坝结构相对对称，泄洪孔口一般顺应拱坝曲率沿拱坝中心线对称布置，通过不同的挑跌角使泄洪水舌分层进入水垫塘。

然而当遇到较为复杂的建坝条件，如河道两岸地形或地质条件差别较大，导致不对称的拱坝结构，即拱坝左右两岸曲率和中心角相差很大，整个拱坝中心线向一岸偏转，与下游河道呈较大的夹角，若仍按常规的泄洪孔口布置和水垫塘型式，将导致水舌冲击岸坡，水垫塘冲击压力集中，水流归槽不畅，影响拱肩抗力体稳定和大坝泄洪安全。因此对于这种不利的地形条件和拱坝结构，如何通过合理的坝身泄洪消能建筑物布置和水舌轨迹控制技术，最大程度改善不利结构带来的影响，使泄洪水流充分分散，安全入塘，提高大坝和岸坡的泄洪安全度，是高拱坝工程泄洪消能设计中的一项关键技术。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种不对称拱坝的系统性泄洪消能布置结构，以适应不对称地形地质条件和不对称拱坝结构，有效控制泄洪水舌运动轨迹满足泄洪消能要求，提高拱坝泄洪安全度。

为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种不对称拱坝的系统性泄洪消能布置结构，由拱坝坝身泄洪孔口和坝后水垫塘组成；其特征在于所述泄洪孔口被布置为多层孔口，各层孔口平面采用与拱坝轴线呈一定夹角的不对称圆弧布置；深层孔口分为若干组，不同组间采用不同的上挑角度，同一组的深层泄洪孔口的上挑角度相同。

表层孔口采用间隔2孔为一组的不对称分层大差动出流，同组采用相同俯角和出口体型。

进一步地，所述不对称圆弧是指泄洪孔口前缘控制点轨迹线为两段相切的圆弧组成，其切点和两个圆弧的圆心均位于泄洪中心线上，两侧曲率半径则根据拱坝不对称程度选择，拱坝曲率较缓一侧的半径大于另一侧，所述拱坝曲率较缓一侧的半径以泄洪水流最大挑距的1.8～2倍控制。

进一步地，每个泄洪孔口的流道方向基本沿所在圆弧的径向布置。

进一步地，所述泄洪孔口前缘控制点轨迹线与拱坝坝轴线之间的距离随拱坝不对称程度而变化，最大悬挑长度和不对称度限制在拱坝结构应力允许范围内。

进一步地，所述泄洪孔口在拱坝立面上分层布置，每层孔口由多个泄洪孔组成，使泄洪水流立体分层大差动出流。表层孔口分组采用不同俯角使水流进一步纵向分散，同组表层孔口的出口体型和俯角相同，不同组之间俯角相差一定角度，使泄洪水舌轨迹纵向拉开距离。

进一步地，深层孔口由外向内两两对称分组，同组深层孔口沿水流方向上挑角度相同，不同组之间的挑角相差一定角度而将水流进一步分散，表层孔口和深层孔口同时泄洪时，水舌轨迹在空中产生最佳碰撞消能效果。