一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，主要適用于因地形地質(zhì)條件導(dǎo)致溢 洪道泄槽段結(jié)構(gòu)設(shè)計成彎道的中低水頭水利水電工程。
【背景技術(shù)】
[0002] 溢洪道是水利水電樞紐工程的重要組成部分，一般包括進(jìn)水段、控制段、泄槽段、 消能段和出水段。槽段是控制段與消能防沖設(shè)施段的連接部分，其工作特點是落差大、縱坡 睹、水流呈急流狀態(tài)。因此，在平面布置時要求泄槽盡量順直、等寬和對稱，W避免和減少水 流沖擊波對水流的擾動。但在實際工程中，由于受地形、地質(zhì)等方面的限制，往往需要在泄 槽段設(shè)置彎道。由于急流彎道的環(huán)流特性，急流通過彎道時，水流流態(tài)將惡化。彎道水流不 僅受離屯、力作用使凹側(cè)水深加大、凸側(cè)水深減少，造成泄槽橫斷面內(nèi)流量分布不均，而且由 于邊墻的改向，在彎道內(nèi)會產(chǎn)生橫向沖擊波，使彎道水流更加素亂，如不采取工程措施加W 消減，大流量時就可能會造成漫頂事故，運不僅影響訊期水庫泄洪，而且還對溢洪道的安全 運行造成威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題，提供一種溢洪道泄槽段 彎道結(jié)構(gòu)，能有效改善轉(zhuǎn)彎段泄槽及下游消能段的水力條件，增加了工程的安全性和可靠 性，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004] 本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[000引一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，包括控制堪、泄槽反弧段和泄槽直線段，所述泄槽反 弧段連接在所述控制堪的下游，所述泄槽直線連接在所述泄槽反弧段的下游，所述泄槽反 弧段內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻與泄槽反弧段的底板整體誘筑;所述導(dǎo)流墻的上游端和下游端 分別伸具有向外的延伸段，使得導(dǎo)流墻的起點和終點分別與泄槽反弧段的起點和終點之間 具有一定的間距。
[0006] 在采用上述技術(shù)方案的同時，本實用新型還可W采用或者組合采用W下進(jìn)一步的 技術(shù)方案：
[0007] 所述導(dǎo)流墻的頂部為半圓形。
[0008] 所述導(dǎo)流墻的上游墳頭為向下游傾斜的圓錐或圓柱形斜面，所述導(dǎo)流墻的下游墳 頭為向上游傾斜的圓錐或圓柱形斜面。
[0009] 所述導(dǎo)流墻的高度h滿足W下關(guān)系式：
[001。 Yii為凹、凸側(cè)邊墻水面的高差值；
[0012]私為超高系數(shù)，根據(jù)泄槽反弧段的斷面形式和彎道曲線連接形式確定，取值范圍 為0.5~1.0;
[0013] V為泄槽反弧段起始斷面的平均流速；
[0014] b為泄槽反弧段水面寬度；
[001引g為重力加速度；
[0016] R為泄槽反弧段半徑。
[0017]所述導(dǎo)流墻采用鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)，其斷面為矩形。
[0018]所述泄槽反弧段的邊墻收縮角貨，滿足W下關(guān)系式：
[0020] 其中，震為經(jīng)驗系數(shù)，一般取值3.0;
[002。 掏為泄槽反弧段起、止斷面的平均弗勞德系數(shù)；
[0022] 戒為泄槽反弧段起、止斷面的平均水深；
[0023]節(jié)為泄槽反弧段起、止斷面的平均流速。
[0024]所述泄槽反弧段與所述控制堪之間設(shè)有直線緩槽連接段，所述直線緩槽連接段的 長度為0~80m，所述直線緩槽連接段的底坡坡度在0.0(n~0.005之間。
[0025]所述泄槽反弧段的反弧半徑不小于100m。
[0026]本實用新型的有益效果是:本實用新型的彎道結(jié)構(gòu)改善了溢洪道彎道處的水流條 件，減少溢洪道彎道段水面的橫向比降，消減急流沖擊波，使溢洪道彎道段內(nèi)及出口水流均 勻;該結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷，同時工程投資較其它結(jié)構(gòu)有較大的降低。
【附圖說明】
[0027]圖1是溢洪道泄槽彎道段設(shè)置導(dǎo)流墻的示意圖，用于導(dǎo)流墻水力學(xué)彎道處水面超 高的計算。
[002引圖2是本實用新型的平面示意圖。
[0029]圖3是圖2的A部位放大圖。
[0030] 圖4是圖3的B-B剖視圖。
[0031 ]圖5是圖2的C部位放大圖。
[0032] 圖6是圖5的D-D剖視圖。
【具體實施方式】
[0033] 參照附圖。
[0034]本實用新型的溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，包括控制堪101、泄槽反弧段1和泄槽直線 段102,泄槽反弧段1連接在控制堪101下游，泄槽反弧段1與控制堪101之間設(shè)有直線環(huán)槽連 接段2,在工程中，如果地形地質(zhì)條件允許，一般情況下均在泄槽反弧段1與控制堪101之間 設(shè)置直線緩槽連接段2,直線緩槽連接段2的長度Dl-般在0~80m之間（0表示不設(shè)置緩槽連 接段），直線緩槽連接段2的底坡坡度在0.001~0.005之間，其作用是使經(jīng)控制堪后的不規(guī)則 水流平穩(wěn)后歸槽至泄槽轉(zhuǎn)彎段，具體的取值根據(jù)工程的具體情況及相應(yīng)的水力學(xué)模型試驗 論證確定。泄槽反弧段I的下游連接泄槽直線段102。
[0035]泄槽反弧設(shè)計對整個溢洪道泄流的效果影響較大，反弧設(shè)計主要包括=部分:反 弧與控制堪之間是否設(shè)置直線緩槽連接段、反弧半徑、邊墻收縮角。在工程中，如果地形地 質(zhì)條件允許，一般情況下均在反弧與控制堪之間設(shè)置直線緩槽連接段，緩槽段底坡坡度在 0.001~0.005之間，其作用是使經(jīng)控制堪后的不規(guī)則水流平穩(wěn)后歸槽至泄槽轉(zhuǎn)彎段，緩槽連 接段連接長度Dl-般在0~80m之間(0表示不設(shè)置緩槽連接段），具體的取值根據(jù)工程的具體 情況及相應(yīng)的水力學(xué)模型試驗論證確定;泄槽轉(zhuǎn)彎段反弧半徑應(yīng)根據(jù)工程的布置情況，結(jié) 合水力學(xué)模型試驗綜合確定，一般情況下反弧半徑R不應(yīng)小于loom;邊墻收縮角主要是控制 轉(zhuǎn)彎段起始點的偏轉(zhuǎn)程度，一般根據(jù)下式計算得到：
[0037] 式中:舞為邊墻收縮角；
[0038] 糸為經(jīng)驗系數(shù)，一般取值3.0;
[0039] 掛為收縮段起、止斷面的平均弗勞德系數(shù)；
[0040] 克為收縮段起、止斷面的平均水深；
[0041] 礦為收縮段起、止斷面的平均流速。
[0042] 樓值不易過大，否則影響收縮段的水流流態(tài)、邊墻沖擊力也會過大，因此《溢洪道 設(shè)計規(guī)范》化L/T 5166-2002)明確規(guī)定，巧值應(yīng)經(jīng)計算及水力學(xué)模型試驗綜合確定，根據(jù)工 程經(jīng)驗，巧值在20° W內(nèi)。
[0043] 泄槽反弧段1內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流墻3,溢洪道泄槽彎道段加設(shè)導(dǎo)流墻的目的是為了改善溢 洪道的水流條件，減少溢洪道彎道段水面的橫向比降，消減急流沖擊波，使溢洪道彎道段出 口水流均勻。
[0044] 不設(shè)置導(dǎo)流墻時，水力學(xué)彎道處水面超高的計算公式為：
[0046]設(shè)置導(dǎo)流墻時，水力學(xué)彎道處水面超高的計算公式為：
[0048] 如圖1所示，可見肝3>另中，開中 > 巧；因此結(jié)合上式（1)、（2)可W得到V之1沖之2， 即彎道泄槽設(shè)置導(dǎo)流墻后水面超高降低，凹岸和凸岸的水面差得到了改善，水面橫向比降 降低，流速分布更為均勻。
[0049] 為確保下泄水流能平順歸入設(shè)置導(dǎo)流墻的轉(zhuǎn)彎段泄槽內(nèi)，導(dǎo)流墻的前段適當(dāng)前 移，距離轉(zhuǎn)彎段的起點距離為D2，一般取值在3~IOm之間，如果轉(zhuǎn)彎段前不設(shè)置緩槽連接段， 則D2=0m;同時為確保經(jīng)轉(zhuǎn)彎段的水流能夠平順下泄到下部的結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)流墻的末端應(yīng)適當(dāng) 加長，加長距離為D3,一般取值在3~IOm之間。上述D2、D3取值均為工程經(jīng)驗值，具體的工程 中取值多少，應(yīng)經(jīng)水力學(xué)模型試驗綜合論證確定。
[0050]導(dǎo)流墻高度設(shè)計：導(dǎo)流墻3的高度對彎道水流調(diào)整起著重要的作用，墻高度過低， "導(dǎo)流"效果不明顯;墻體過高，雖然"導(dǎo)流"效果好，但增加了工程量，經(jīng)濟性差。一般工程設(shè) 計中，導(dǎo)流墻3的高度h可按下述公式計算：
[0053] 式中Vh為凹、凸側(cè)邊墻水面的高差值；
[0054]把為超高系數(shù)，根據(jù)斷面形式和彎道曲線連接形式確定，取值范圍為0.5~1.0;
[0055] V為彎道段起始斷面的平均流速；
[0056] b為泄槽段水面寬度；
[0057] g為重力加速度；
[005引R為彎道軸線半徑。
[0059]經(jīng)(4)、（5)式計算得出的導(dǎo)流墻高度Mt,需經(jīng)水力學(xué)模型試驗綜合論證后確定。
[0060] 導(dǎo)流墻采用鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)，斷面形式可采用矩形，因?qū)Я鲏敳靠蒞過水，頂部 做成半圓形。導(dǎo)流墻上、下游墳頭結(jié)構(gòu)形式對進(jìn)、出彎道水流有一定的影響，特別是導(dǎo)流墻 上游，由于受泄槽內(nèi)水流沖擊波的作用，圓形和矩形直立導(dǎo)流墻墳頭，水流直沖墳頭而產(chǎn)生 較高的水舌。因此，導(dǎo)流墻上游墳頭應(yīng)做成向下游傾斜、下游墳頭向上游傾斜的圓錐或圓柱 形斜面，圖中r表示導(dǎo)流墻墳頭的圓形或圓柱形直徑。
【主權(quán)項】
1. 一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彎道結(jié)構(gòu)包括控制堰、泄槽反弧段和 泄槽直線段，所述泄槽反弧段連接在所述控制堰的下游，所述泄槽直線連接在所述泄槽反 弧段的下游，所述泄槽反弧段內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻與泄槽反弧段的底板整體澆筑;所述導(dǎo) 流墻的上游端和下游端分別伸具有向外的延伸段，使得導(dǎo)流墻的起點和終點分別與泄槽反 弧段的起點和終點之間具有一定的間距。2. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)流墻的頂部為 半圓形。3. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)流墻的上游墩 頭為向下游傾斜的圓錐或圓柱形斜面，所述導(dǎo)流墻的下游墩頭為向上游傾斜的圓錐或圓柱 形斜面。4. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)流墻的高度h 滿足以下關(guān)系式：Vh為凹、凸側(cè)邊墻水面的高差值； 七為超高系數(shù)，根據(jù)泄槽反弧段的斷面形式和彎道曲線連接形式確定，取值范圍為0.5 ~1 · 0; V為泄槽反弧段起始斷面的平均流速； b為泄槽反弧段水面寬度； g為重力加速度； R為泄槽反弧段半徑。5. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)流墻采用鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)，其斷面為矩形。6. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述泄槽反弧段的邊 墻收縮角0，滿足以下關(guān)系式：其中，Γ為經(jīng)驗系數(shù)，一般取值3.0; Fr為泄槽反弧段起、止斷面的平均弗勞德系數(shù)； 々為泄槽反弧段起、止斷面的平均水深； V為泄槽反弧段起、止斷面的平均流速。7. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述泄槽反弧段的反 弧半徑不小于l〇〇m。8. 如權(quán)利要求1所述的一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述泄槽反弧段與所 述控制堰之間設(shè)有直線緩槽連接段，所述直線緩槽連接段的長度為0~80m，所述直線緩槽連 接段的底坡坡度在〇. 001~〇. 005之間。
【專利摘要】本實用新型提供一種溢洪道泄槽段彎道結(jié)構(gòu)，包括控制堰、泄槽反弧段和泄槽直線段，泄槽反弧段連接在控制堰的下游，泄槽直線連接在泄槽反弧段的下游，泄槽反弧段內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻與泄槽反弧段的底板整體澆筑；導(dǎo)流墻的上游端和下游端分別伸具有向外的延伸段，使得導(dǎo)流墻的起點和終點分別與泄槽反弧段的起點和終點之間具有一定的間距。本實用新型的彎道結(jié)構(gòu)改善了溢洪道彎道處的水流條件，減少溢洪道彎道段水面的橫向比降，消減急流沖擊波，使溢洪道彎道段內(nèi)及出口水流均勻；該結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷，同時工程投資較其它結(jié)構(gòu)有較大的降低。
【IPC分類】E02B8/06
【公開號】CN205100180
【申請?zhí)枴緾N201520876957
【發(fā)明人】張運花, 王棟良
【申請人】中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月5日