[发明专利]一种挑流鼻坎及其排水结构

说明书

本发明提供了一种挑流鼻坎及其排水结构，该排水结构包括具有第一侧壁面和第二侧壁面的固定板及安装在所述第一侧壁面上的管道组件。所述固定板相对水流方向竖直设置，并且其上的第二侧壁面位于水流方向的下游。所述固定板上开设有通孔，所述管道组件包括排水管和水箱，所述水安装在所述第一侧壁面上，且所述水箱的入水端与所述通孔连通。所述排水管与所述水箱的出水端连通。本发明的排水结构通过在固定板上设置通孔，避免开孔过大在高速水流条件下对预埋固定板的冲刷，避免产生空化，同时，泄洪时高速水流在通孔处会产生负压吸力，排水管在泄洪时会成为一个掺气管，可以有效保护边壁运行安全，避免预埋固定板处产生空化空蚀破坏。

技术领域

本发明属于水力水电工程领域，尤其涉及一种挑流鼻坎及其排水结构。

背景技术

挑流消能技术适用于岩石地基的高中水头枢纽，挑流鼻坎根据水头、泄量及地形可采用等宽式连续挑坎、差动挑坎、扩散式挑坎、窄缝收缩式挑坎和异型挑坎等。挑流鼻坎通常由底板、左右边墙组成，在挑坎末端需要设置反弧状，以便将大股高速水流抛向空中于河床中心附近落如人河床。挑流消能在水流起挑之前水流会汇集的挑坎内，同样，当泄洪完成上游闸门关闭后，最后的水流因不能起挑会汇集在挑流鼻坎内，形成积水。此外，降雨雨水等也会导致挑流鼻坎内形成积水。

挑流鼻坎内的积水对挑流鼻坎结构安全有一定危害，主要体现在：

1）、挑流鼻坎内的积水导致长期浸泡在水里部分的混凝土饱和，在冬季尤其是寒冷地区，混凝土内孔隙水结冰后会产生膨胀，即冻胀现象，反复的冻融循环很容易对混凝土结构带来危害，产生破坏，一旦破坏，泄洪时在高速水流下迅速扩展危害挑坎安全运行。

2）、挑流鼻坎内的积水水体也会产生冻融循环，水体结冰后会对挑流鼻坎左右两侧边墙产生冻胀附加应力，导致左右两侧边墙尤其是根部容易产生裂缝，一旦产生裂缝，在高速水流下会成为空化源，迅速恶化导致结构破坏。

3）、挑流鼻坎内积水的存在，使得挑流鼻坎结构会出现水下和水上两个部分，在夏季高温季节，会形成温度应力，尤其是水面交界面附近的混凝土因温度梯度变化大，很容易出现温度裂缝，一旦形成裂缝，在泄洪时也会成为空化空蚀源，裂缝迅速扩展甚至发展为一个大冲坑，导致挑流鼻坎结构部分破坏，危害运行安全。

4）、不管是挑流鼻坎混凝土冻胀破坏还是产生裂缝，一旦发生，严重危害泄洪安全，且会增加运行维护成本。

泄洪时，水流速度高达40m/s，有的甚至超过50m/s，水流空化数大大减小，致使泄水建筑物的某些过流部位常常发生严重的空蚀破坏，空蚀破坏的强度大约与水流流速的5—7次方成比例。空蚀不仅破坏泄流建筑物的过流表面，影响过流性能，降低泄流能力，严重时可导致泄流建筑物不能正常运行，甚至引起振动，导致工程破坏等，因此再次此条件下设置排水结构需要克服高速水流带来的空化空蚀破坏。

发明内容

本发明目的在于提供一种挑流鼻坎及其排水结构,以解决挑流鼻坎坎内积水排水的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种挑流鼻坎排水结构，该排水结构包括具有第一侧壁面和第二侧壁面的固定板及安装在所述第一侧壁面上的管道组件；

所述固定板相对水流方向竖直设置，并且其上的第二侧壁面位于水流方向的下游；

所述固定板上开设有若干贯穿所述第一侧壁面和第二侧壁面的通孔；

所述管道组件包括排水管和水箱，所述水箱安装在所述第一侧壁面上，且所述水箱的入水端与所述通孔连通；所述排水管与所述水箱的出水端连通。

由此，通过在固定板上开设若干通孔，以降低高速水流对固定板的冲刷，避免产生空化，且高速水流在通孔处会产生负压吸力，使该排水结构在泄洪时会成为一个掺气管，可以有效保护边壁运行安全，避免预埋钢板处产生空化空蚀破坏；水箱入水端的横截面积大于水管的横截面积，因此通过设置水箱可以使通孔设置更多，在保证不会产生空化空蚀破坏的同时增大排水量。