一種基于變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)，尤其涉及一種基于差動式挑坎和變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外還沒有出現(xiàn)可變角的河岸溢洪道，變坡度溢洪道的提出為岸邊溢洪道的設(shè)計提供了新的思路。由于河流的流量是隨季節(jié)，時間不斷變化的，豐水期洪水洪量也不斷變動，面對不同的泄洪任務(wù)，固定式的溢洪道挑射水舌隨之發(fā)生變化，挑距時遠時近，不便于下游防沖刷設(shè)施的設(shè)計。變坡度溢洪道可以通過改變坡角，控制挑坎處挑射水舌，使之達到最好的消能效果，減少下游沖刷。
[0003]高擴散低收縮差動式挑流鼻坎是一種新型挑流消能工程，目前國外工程應(yīng)用及研宄尚未見有關(guān)報道，國內(nèi)對該消能工程的相關(guān)研宄也很少，僅有部分針對具體工程的實驗研宄資料。目前的研宄肯定了聯(lián)合消能的可行性，提出聯(lián)合消能可形成立體式的泄洪結(jié)構(gòu)以取得最佳的組合效應(yīng)，能充分發(fā)揮各單項泄洪建筑物的消能優(yōu)勢，并較好的解決了泄洪設(shè)施與電廠爭地等樞紐布置問題；有學(xué)者研宄明確指出窄縫挑坎-擴散挑坎聯(lián)合消能工的差動坎將相同的入水流量分成兩部分下泄；擴散挑坎的出坎水舌在空中橫向充分擴散，入水水舌占滿整個河床橫斷面，大幅度減小對下游河床的沖刷；窄縫挑坎的出坎水舌則是通過側(cè)墻的收縮迫使其在豎向和縱向充分擴散、摻氣，且順?biāo)鞣较虺浞稚㈤_，消殺能量，因地制宜，機動靈活地發(fā)揮各種水舌的特性。
[0004]考慮到變坡度溢洪道的調(diào)節(jié)性能和高擴散低收縮差動式挑坎優(yōu)越的消能效果，我們創(chuàng)造性的將兩者結(jié)合，設(shè)計出新型變坡度溢洪道-高擴散低收縮差動式挑坎組合泄洪系統(tǒng)。在工程運行過程中，可根據(jù)上游來水及泄洪量的大小，調(diào)節(jié)溢洪道的坡度，使高擴散低收縮差動式挑坎達到最好的消能效果，最終達到減少對下游的沖刷，保護下游防護工程的目的。同時，變坡度溢洪道也解決了高擴散低收縮差動式挑坎在低泄流量情況下低坎水集中、高坎水回流的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種溢洪道可變坡度的新型配套泄洪系統(tǒng)；進一步地，本發(fā)明提供一種利用高擴散低收縮差動式挑坎來有效消能，減少對下游河床的沖刷，保護下游防護工程的基于變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)；更進一步地，本發(fā)明提供一種溢洪道在變坡度的過程中保證水庫內(nèi)水不會從溢洪道下方流出的新型配套泄洪系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種基于變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)，其特征在于:包括:水庫，所述水庫包括出水口、位于所述出水口下方的庫岸和底端與所述庫岸相接觸的水閘，所述出水口的左右兩端對稱設(shè)置有弧型結(jié)構(gòu)的滑動軌道，溢洪道的頂端置于滑動軌道上且在滑動軌道上移動，所述溢洪道底端與挑流鼻坎無縫連接，所述挑流鼻坎設(shè)置于支撐基座上，所述挑流鼻坎和支撐基座的接觸面均為弧形，所述支撐基座的弧度大于所述挑流鼻坎的弧度，所述流鼻坎和支撐基座之間設(shè)置有支點，所述溢洪道繞著所述支點沿所述滑動軌道在豎直方向上下移動。
[0007]所述水閘連接庫岸，可根據(jù)實際需要控制水閘閘門開關(guān)。
[0008]所述支點包括位于所述挑流鼻坎底部的第一齒輪和位于所述支撐基座頂部的第二齒輪，所述第一齒輪和第二齒輪在同一垂直線上且相互齒合。在溢洪道上下移動時，支點能夠自動調(diào)整兩個齒輪的位置，使溢洪道處于平衡狀態(tài)。
[0009]所述滑動軌道的底端伸入所述庫岸內(nèi)部，所述滑動軌道的頂端對稱設(shè)置有曳引電動機、運纜輪和鋼纜制動器，鋼纜最下端連接對重，中間穿過所述溢洪道頂端的兩端并固定住，上端依次穿過所述運纜輪、曳引電動機以及鋼纜制動器。
[0010]所述滑動軌道包括對稱設(shè)置的左滑動軌道和右滑動軌道，所述左滑動軌道和右滑動軌道的頂端由第一橫梁相連，所述第一橫梁上對稱布置有運纜輪、曳引電動機和鋼纜制動器，兩個所述運纜輪分別位于所述第一橫梁的左右兩端，兩個所述曳引電動機對稱位于兩所述運纜輪的內(nèi)側(cè)，兩個所述鋼纜制動器對稱位于兩所述曳引電動機的內(nèi)側(cè)，兩條鋼纜分別最下端連接對重，中間穿過所述溢洪道頂端的兩端并固定住，上端依次穿過所述運纜輪、曳引電動機以及鋼纜制動器。
[0011]在曳引電動機的作用下鋼纜可帶著溢洪道及擋水板上下移動，并由鋼纜制動器控制所停位置。
[0012]所述滑動軌道的底端伸入所述庫岸內(nèi)部，所述庫岸內(nèi)部設(shè)置有用于固定所述滑動軌道底端的固定平臺，所述固定平臺上還設(shè)置有若干緩沖器，所述固定平臺低于所述庫岸的頂端，所述緩沖器的頂端也低于所述庫岸的頂端。
[0013]所述溢洪道頂端的下方與擋水板的頂端固定連接，所述擋水板的弧度和寬度均與所述滑動軌道的弧度和寬度相同，所述滑動軌道底端設(shè)置有緩沖器，所述擋水板的底端始終低于所述庫岸的頂端，當(dāng)所述溢洪道位于所述滑動軌道最下方時，所述擋水板恰好與所述緩沖器接觸。
[0014]所述溢洪道為傾斜曲面，其高程低于水面，所述溢洪道上段為水平段和與所述水平段一體相連的向下彎曲的圓弧段，所述溢洪道的中間段為傾斜角保持不變的泄洪面，所述溢洪道下段為傾斜角逐漸減少至與所述挑流鼻坎相切的過渡段；所述中間段連接所述圓弧段和過渡段；所述圓弧段的傾斜角逐漸增大。
[0015]所述滑動軌道為一弧線型結(jié)構(gòu)，固定住溢洪道的水平方向，溢洪道可繞著支撐基座上的支點沿滑動軌道在豎直方向上下移動，也即滑動軌道的彎曲弧度恰好使溢洪道上下移動時，支點保持位置固定。
[0016]所述溢洪道以及擋水板在滑動導(dǎo)軌中間。
[0017]所述挑流鼻坎為高擴散低收縮差動式挑坎，由若干高擴散挑坎與低收縮挑坎相間組合構(gòu)成；所述挑流鼻坎的上表面也為弧形。
[0018]所述支撐基座的下表面固定設(shè)置于高臺上，所述高臺與所述庫岸的側(cè)壁固定連接，所述高臺的頂端高出所述水庫底端的距離為所述水庫的高度的1/4~1/3。
[0019]所述高臺設(shè)置于所述水庫和護坦之間，所述護坦與所述水庫的底端相平齊，所述護坦的右側(cè)與消力池相連，所述消力池的右側(cè)與下游河床相連。
[0020]所述護坦、消力池與下游河床之間存在高程差，呈現(xiàn)兩邊高中間低的結(jié)構(gòu)，使水流形成雍水及旋滾；所述消力池為高程比所述護坦低的水池，接受從所述挑流鼻坎瀉下的水流。
[0021]所述緩沖器包括彈簧。
[0022]本發(fā)明的水庫水閘打開，水位高于溢洪道高程，水流順著溢洪道下泄到高擴散低收縮差動式挑坎，高坎順?biāo)鲾U散，增加水舌橫向擴展程度，從而降低入池橫向單寬；低坎順?biāo)魇湛s，增加側(cè)壁壓力以減免空蝕的發(fā)生，同時射流在空中沿縱向充分擴散、分散和摻氣，成縱向三維擴散消能，加強了能量的耗散，促使射流入池縱向單寬減少，達到減輕下游河床沖刷目的，經(jīng)過體型優(yōu)化后的坎型消能效果更加突出。
[0023]由高擴散低收縮差動式挑坎射出的水流在空中交匯消能之后在重力作用下降落到消力池中，消力池促使在泄水建筑物下游產(chǎn)生底流式水躍。通過水躍，將泄水建筑物泄出的急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚?，水躍產(chǎn)生的表面旋滾及旋滾與底流間的強烈紊動、剪切和摻混作用來達到消能的效果。
[0024]從溢洪道下泄的水流在到達下游時先后經(jīng)歷了高擴散低收縮差動式挑坎的以及消力池的雙重消能作用，消能效果更加明顯、突出。
[0025]此外，本發(fā)明進一步的提出了變坡度溢洪道的優(yōu)化方案，變坡度溢洪道能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)坡角，在曳引電動機作用下拉動鋼纜上下移動，控制溢洪道位于不同位置，再由鋼纜制動器來固定住鋼纜從而固定溢洪道，對重的主要功能是相對平衡溢洪道重量，在滑動軌道工作中能使溢洪道與對重間的重量差保持在限額之內(nèi)，保證滑動軌道的曳引傳動正常。調(diào)整坡角可以適應(yīng)不同的泄洪任務(wù)，控制挑距，減少下游沖刷。
[0026]因此，本發(fā)明能夠有效提高泄洪的效率以及消能的效果，比以往的岸邊溢洪道泄洪系統(tǒng)更加安全、經(jīng)濟。水電站的岸邊溢洪道如果使用該泄洪系統(tǒng)，可以減少挑坎處的混凝土方量，減小最大沖坑深度，減小下游防護工程量，通過溢洪道消能后的水流流速顯著變低，消能后的低速水流有更很多的利用方式，降低了直接對高速水流再次利用的費用。
[0027]本發(fā)明提供的一種基于變坡度溢洪道的新型配套泄洪系統(tǒng)，滑動軌道的設(shè)置，實現(xiàn)了溢洪道可變坡度，變坡度溢洪道能在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)坡角，以適應(yīng)不同的泄洪任務(wù)，控制挑距，控制挑坎處挑射水舌，使從挑坎處瀉下的水流始終進入消力池，達到最好的消能效果，從而減少對下游河床的沖刷；高擴散低收縮差動式挑坎的設(shè)置，將擴散式、窄縫式及差動式三種消能工程的優(yōu)點結(jié)合起來，消能效果優(yōu)越，從而減少對下游河床的沖刷；變坡度溢洪道-高擴散低收縮差動式挑坎組合后消能