连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构的制作方法

1.本实用新型属于水利水电工程泄洪消能工结构，尤其是一种连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构。


背景技术：

2.在水利水电工程中，泄洪消能建筑物是枢纽工程的重要组成部分，同时也是影响水电枢纽工程安全运行的重要部位之一。通过溢洪道下泄的水流，流速很高，单宽流量大，在泄水槽末端集中了很大的能量。因此，溢洪道末端必须设置消能设施。
3.在实际工程中，少量工程因消能设施考虑不当，溢洪道出口的高速水流与下游河道的正常水流不能妥善衔接，能量没有完全消除，致使下游河床和岸坡防护范围增加而加大了工程投资。因此，消能防冲建筑物的设计原则为：尽量使下泄水流的大部分能量消耗在水流内部的紊动中，以及水流与空气之间摩擦上，不产生危及坝体安全的河床和岸坡的局部冲刷；良好的消能防冲建筑物，应使河道下游水流平稳，保证枢纽中其他建筑物的正常运行；消能防冲建筑物应结构简单，工作可靠，工程量小。
4.目前，在高水头、大单宽流量工程中，挑流消能方式应用较广。然而，高山峡谷地区的狭窄河谷和具有大洪峰流量的中大型水利工程对泄洪消能建筑物提出了更高的要求，若采用常规的挑流消能方式，会存在冲坑深，水舌宽等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种设计合理、结构简单、施工容易、安全可靠的连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
7.连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构，主要包括连续式斜鼻坎、斜摆窄缝、斜向边墙和正向边墙；斜向边墙与连续式斜鼻坎一侧连接，正向边墙设于斜向边墙对侧与连续式斜鼻坎另一侧连接，连续式斜鼻坎一侧与斜向边墙末端连接处设贴角；斜摆窄缝包括第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝位于连续式斜鼻坎中且位于连续式斜鼻坎面以下
8.第一斜摆窄缝与第二斜摆窄缝存在间隔，第一斜摆窄缝靠近斜向边墙、第二斜摆窄缝靠近正向边墙。
9.连续式斜鼻坎与中心线形成交角，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝与中心线方向形成交角，斜向边墙偏向中心线且与中心线方向形成夹角，正向边墙平行于中心线方向。
10.连续式斜鼻坎、第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝尾部上端均设置斜坡面，连续式斜鼻坎坎底设置为反坡。
11.第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝低于连续式斜鼻坎，且出口底部水平。
12.第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝出口宽度相等，进口宽度大于出口宽度。
13.贴角设于斜向边墙末端20m范围内。
14.针对目前岸边泄水建筑物出口段挑流消能工存在的问题，发明人设计了一种连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构，主要包括连续式斜鼻坎、斜摆窄缝、斜向边墙和正向边墙；斜向边墙与连续式斜鼻坎一侧连接，正向边墙设于斜向边墙对侧与连续式斜鼻坎另一侧连接，连续式斜鼻坎一侧与斜向边墙末端连接处设贴角；斜摆窄缝包括第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝位于连续式斜鼻坎中且位于连续式斜鼻坎面以下。该挑流消能工结构中，连续式斜鼻坎与斜摆窄缝在高度上、横向上呈错落式排列，连续式斜鼻坎两侧连接斜向边墙与正向边墙，斜向边墙末端设有贴角。如此设计使下泄水流形成的窄缝射流与顶部射流相互交汇消能，并控制入水水舌挑离岸边，起着提高消能效果，增加入射水舌距岸边的距离，减小冲坑深度的作用。因此，本实用新型解决了常规挑流消能冲坑深、水舌宽等问题，减少下泄水流对下游岸坡与河床的冲刷，特别适用于高水头、天然河道窄的岸边泄水建筑物出口段的挑流消能工。
15.与现有技术相比，本实用新型挑流消能工结构的突出优势体现在：
16.1、将收缩射流应用在岸边泄水建筑物中，并为解决射流的集中强度，让一部分水流从窄缝中通过，另外一部分水流形成顶部挑流，使得下泄水流的大部分能量消耗在水流内部的紊动中，以及水流与空气之间摩擦上。
17.2、将常规正交挑流鼻坎改成斜鼻坎，入水面与河道斜交，使出射水舌抛洒在河道中央，避免淘刷岸坡，较好的控制了入水水舌距岸边的距离。
18.3、将泄水建筑物出口消能段的岸边侧边墙偏向河床，在边墙末端增加贴脚，以减小岸边侧挑流面的挑流过水流量，使出射水舌准确地抛洒在河道中央。
19.4、取消常规窄缝挑坎消能结构的中间隔墩，只在出口段常规连续挑坎面以下设窄缝挑坎，在保证消能效果、确保岸坡安全的情况下，降低施工难度，减少工程投资。
附图说明
20.图1是本实用新型连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构的平面示意图。
21.图2是图1中连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构的a-a剖视图。
22.图3是图1中连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构的b-b剖视图。
23.图4是图1中连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构沿垂直连续式斜鼻坎面方向的示意图。
24.图中：1连续式斜鼻坎，2第一斜摆窄缝，3第二斜摆窄缝，4斜向边墙，5正向边墙，6贴角，7斜坡面。
具体实施方式
25.以下结合附图具体说明本实用新型如何实施，其中结构尺寸非按比例显示，具体设计特征如尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体使用的环境决定。
26.如图1至图4所示，本实用新型的连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构，主要包括连续式斜鼻坎1、斜摆窄缝、斜向边墙4和正向边墙5。其中，斜向边墙与连续式斜鼻坎一侧连接，正向边墙设于斜向边墙对侧与连续式斜鼻坎另一侧连接，连续式斜鼻坎一侧与斜向边墙末端(20m范围内)连接处设贴角6，可减小斜向边墙侧的挑流过水流量；斜摆窄缝包括第一斜摆窄缝2和第二斜摆窄缝3，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝位于连续式斜鼻坎中
且位于连续式斜鼻坎面以下，第一斜摆窄缝与第二斜摆窄缝存在间隔，第一斜摆窄缝靠近斜向边墙、第二斜摆窄缝靠近正向边墙。连续式斜鼻坎与中心线形成交角，入水面与河道斜交，控制入水水舌距岸边的距离，使出射水舌抛洒在河道中央，避免淘刷岸坡；第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝与中心线方向形成交角，并取消中间隔墩，在进行使用时，一部分水流从第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝中通过，另外一部分水流通过连续式斜鼻坎形成顶部挑流，窄缝射流将水流纵向拉伸，与顶部挑流在空中相互交汇碰撞入水；斜向边墙偏向中心线且与中心线方向形成夹角，正向边墙平行于中心线方向。
27.连续式斜鼻坎、第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝尾部上端均设置斜坡面7，连续式斜鼻坎坎底设置为一定坡度的反坡，抬高坎底高程以利于小流量时水流挑出坎底。
28.第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝低于连续式斜鼻坎，且出口底部水平，与连续式斜鼻坎存在一定高度差，这能使两股水流在空中碰撞，增强消能效果。第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝出口宽度相等，进口宽度大于出口宽度。
29.经过理论研究和大量的模型试验，本实用新型的连续式斜鼻坎 双窄缝斜摆”挑流消能工结构与常规挑流消能结构相比，提高了消能效率，并且能有效减少对河床与岸坡的冲刷。


技术特征：
1.一种连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构，其特征在于主要包括连续式斜鼻坎、斜摆窄缝、斜向边墙和正向边墙；所述斜向边墙与连续式斜鼻坎一侧连接，正向边墙设于斜向边墙对侧与连续式斜鼻坎另一侧连接，连续式斜鼻坎一侧与斜向边墙末端连接处设贴角；所述斜摆窄缝包括第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝位于连续式斜鼻坎中且位于连续式斜鼻坎面以下。2.根据权利要求1所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述第一斜摆窄缝与第二斜摆窄缝存在间隔，第一斜摆窄缝靠近斜向边墙、第二斜摆窄缝靠近正向边墙。3.根据权利要求1所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述连续式斜鼻坎与中心线形成交角，第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝与中心线方向形成交角，斜向边墙偏向中心线且与中心线方向形成夹角，正向边墙平行于中心线方向。4.根据权利要求1所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述连续式斜鼻坎、第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝尾部上端均设置斜坡面，连续式斜鼻坎坎底设置为反坡。5.根据权利要求1所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝低于连续式斜鼻坎，且出口底部水平。6.根据权利要求5所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述第一斜摆窄缝和第二斜摆窄缝出口宽度相等，进口宽度大于出口宽度。7.根据权利要求1所述的挑流消能工结构，其特征在于：所述贴角设于斜向边墙末端20m范围内。

技术总结
本实用新型公开了一种连续式斜鼻坎及双窄缝斜摆挑流消能工结构，主要包括连续式斜鼻坎、斜摆窄缝、斜向边墙和正向边墙。该挑流消能工结构中，连续式斜鼻坎与斜摆窄缝在高度上、横向上呈错落式排列，连续式斜鼻坎两侧连接斜向边墙与正向边墙，斜向边墙末端设有贴角。如此设计使下泄水流形成的窄缝射流与顶部射流相互交汇消能，并控制入水水舌挑离岸边，起着提高消能效果，增加入射水舌距岸边的距离，减小冲坑深度的作用。因此，本实用新型设计合理、结构简单、施工容易、安全可靠，解决了常规挑流消能冲坑深、水舌宽等问题，减少下泄水流对下游岸坡与河床的冲刷，特别适用于高水头、天然河道窄的岸边泄水建筑物出口段的挑流消能工。河道窄的岸边泄水建筑物出口段的挑流消能工。河道窄的岸边泄水建筑物出口段的挑流消能工。


技术研发人员：黄桂江 陶洪辉 潘赞文 王荣华 盘春军 徐婷兰 吴小斌 张金强 杨钊才
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2022/2/22