專利名稱：擴(kuò)散式曲線挑流鼻坎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水利工程壩工設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種型式新穎的泄水建筑物消能工——擴(kuò)散式曲線挑流鼻坎。

背景技術(shù)：
近年來，我國高壩泄洪消能技術(shù)得到了迅速發(fā)展，關(guān)于大壩泄洪消能的研究和應(yīng)用越來越多。挑流消能是高水頭泄水建筑物最常用的消能方式，挑流消能的關(guān)鍵之一是挑流鼻坎體型的選擇。挑坎選擇的基本標(biāo)準(zhǔn)就是坎內(nèi)及出挑后水流流態(tài)的好壞問題。一個(gè)合理的挑流鼻坎體型，坎內(nèi)壓強(qiáng)分布均勻，水流流態(tài)平順，將下泄水流順利的導(dǎo)入下游并使對下游河床和岸坡的危害達(dá)到最小，由此減輕下游的防護(hù)工作，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在常用的挑坎型式是連續(xù)式的實(shí)體挑坎，結(jié)構(gòu)布置比較簡單，一般為斜坡段接反弧段，以15°～35°挑角出挑，泄流能力不大，有時(shí)流態(tài)較差，反弧段容易產(chǎn)生空化空蝕現(xiàn)象，對下游河床十分不利，設(shè)計(jì)不合理時(shí)，挑距較近，沖坑很深，直接危害到大壩的基礎(chǔ)安全，泄洪時(shí)霧化也較為嚴(yán)重。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服常規(guī)挑坎泄洪時(shí)挑距近、沖坑深、易產(chǎn)生空化空蝕現(xiàn)象的不足，提供結(jié)構(gòu)合理，功能理想、水力特性優(yōu)越的挑坎型式，使科研設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有了更多的選擇空間。
本發(fā)明的技術(shù)方案是把挑流鼻坎設(shè)計(jì)成斜坡段、大反弧段和小反弧段三部分。擴(kuò)散式曲線消能挑坎與常規(guī)挑坎設(shè)計(jì)長度相同，在泄水建筑物如泄洪洞出口的斜坡段后連接一大反弧段曲線，斜坡段與大反弧段相切，使水流流態(tài)平順；大反弧段曲線后連接小反弧段曲線，大反弧段半徑是小反弧段半徑的25～35倍，兩段反弧曲線相切于縱向中心線最低點(diǎn)，形成凸向上游的光滑曲面，以利于水流流態(tài)平穩(wěn)順滑；下泄水流經(jīng)小反弧段后以66.25°的挑角出挑，形成縱向擴(kuò)散；在距挑坎出口5～8米處兩側(cè)邊墻以6°～8°向外擴(kuò)散以利于水流的橫向擴(kuò)散，這樣下泄水流在下游空間分布寬闊，消能效果很好。從平面圖看，常規(guī)挑坎是普通的連續(xù)坎，挑坎出口呈矩形，擴(kuò)散式曲線挑坎出口設(shè)計(jì)成凸向上游的圓弧狀；在縱剖面圖上，常規(guī)挑坎縱向投影只有一條圓弧曲線，擴(kuò)散式曲線挑坎縱向投影是兩個(gè)相切連接的圓弧。
本發(fā)明的效果和益處是使挑流鼻坎的水力特性更加優(yōu)越，同時(shí)大大減輕下游河床的沖刷。當(dāng)小流量進(jìn)入鼻坎后，鼻坎內(nèi)水流逐漸充滿，沿程水深分布均勻，水流在邊墻引導(dǎo)下擴(kuò)散，坎內(nèi)水流流態(tài)平穩(wěn)。挑坎出口流速分布總體上隨流量增加而趨于均勻，無沖擊波擾動(dòng)，無水花。水舌脫離鼻坎后沿?cái)U(kuò)散角呈橫向擴(kuò)散、縱向拉開狀態(tài)，并在空中摻氣。當(dāng)流量逐漸增大至設(shè)計(jì)流量時(shí)，在出口處小反弧段的作用下，水流在鼻坎內(nèi)收縮轉(zhuǎn)向，挑離鼻坎，水舌成縱向拉開激起水冠，水舌拋射較高，分上、下、左、右四面擴(kuò)散，分布面大，主流集中于水舌前部落向下游。小反弧段的設(shè)置增加了挑坎出口處水流的紊動(dòng)和摻氣，減少了空化的可能性，出口的流速也降低很多，提高了水體的消能率，坑距及挑距大為增加，明顯減少?zèng)_坑深度，其流量、流態(tài)、流速、壓強(qiáng)等水力學(xué)指標(biāo)也很理想，適宜工程采用，可帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。



圖1是擴(kuò)散式曲線挑坎結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是擴(kuò)散式曲線挑坎側(cè)視圖。
圖3是擴(kuò)散式曲線挑坎過水示意圖。

具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
在泄水建筑物泄洪洞出口處設(shè)置一與斜坡段相切的大半徑反弧段曲線，大反弧段后連接一小半徑反弧段曲線，兩條反弧曲線在縱向中心線最低點(diǎn)相切，兩個(gè)反弧段半徑相差25～35倍，可根據(jù)具體工程情況而定以保證達(dá)到預(yù)期的流態(tài)效果；從平面圖上看反弧段形成一凸向上游的圓弧樁；在縱剖面圖上，擴(kuò)散式曲線挑坎縱向投影是兩個(gè)相切連接的圓?。恍》椿《卧诰嗵艨渤隹?～8米處的兩側(cè)邊墻以6°～8°向外擴(kuò)散。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)散式曲線挑流鼻坎，是由斜坡段、大反弧段及小反弧段組成，其特征是泄洪洞出口的斜坡段后連接一大反弧段曲線，斜坡段與大反弧段光滑相切，大反弧段曲線后再連接一小反弧段曲線，大反弧段半徑是小反弧段半徑的25～35倍，大反弧段與小反弧段相切于縱向中心線最低點(diǎn)；水流經(jīng)小反弧段后出挑，挑角為66.25°；擴(kuò)散式曲線挑坎的出口設(shè)計(jì)成凸向上游的圓弧型，在距挑坎出口5～8米處兩側(cè)邊墻以6°～8°角向外擴(kuò)散。
全文摘要
本發(fā)明屬水利工程壩工設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種型式新穎的擴(kuò)散式曲線挑流鼻坎。其特征是有壓泄洪洞斜坡段后連接半徑較大的反弧段曲線，斜坡段與大反弧段相切，使水流流態(tài)平順，大反弧段再與一半徑較小的反弧段曲線相切，水流經(jīng)小反弧段出挑，挑角為66.25°。從平面圖看，常規(guī)挑坎是普通的連續(xù)坎，挑坎出口呈矩形，擴(kuò)散式曲線挑坎出口設(shè)計(jì)成凸向上游的圓弧形，并且在距出口5～8米處兩側(cè)邊墻以6°～8°角向外擴(kuò)散。本發(fā)明的效果和益處是使挑流鼻坎水力特性更加優(yōu)越，水流擴(kuò)散能力增強(qiáng)，出口處摻氣紊動(dòng)強(qiáng)烈，不易發(fā)生空化空蝕，泄水流速顯著降低，提高了水體的消能率，挑距及坑距增大，沖坑深度減小，適宜工程采用，可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E02B8/06GK101100849SQ20071001165
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者倪漢根, 劉亞坤, 靳大雪 申請人:大連理工大學(xué)