阅读说明：本技术 一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法 (Flood discharge orifice multilayer asymmetric arrangement method suitable for high arch dam ) 是由 徐建荣 彭育 薛阳 胡亚安 辜晋德 赵建钧 王宇 安建峰 赵建平 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法,属于水利泄洪建筑领域,本发明通过表孔不对称布置和深孔平面不对称布置能有效避免挑流水舌在狭窄的空间重叠。当表深孔联合泄洪时,各股水舌在空中的碰撞角合理,表孔大俯角或者中俯角水舌碰撞深孔小俯角水舌,表孔小俯角水舌碰撞深孔小挑角水舌,表孔小挑角水舌碰撞深孔大挑角水舌,水舌空中碰撞角度在35°-65°范围内,碰撞角度合理,能有效分散水舌。(The invention discloses a multi-layer asymmetric arrangement method of flood discharge orifices suitable for a high arch dam, belonging to the field of water conservancy flood discharge buildings. When the meter deep hole is used for combined flood discharge, the impact angle of each strand of the water tongues in the air is reasonable, the water tongues with large surface angles or middle surface angles collide with the water tongues with small surface angles, the water tongues with small surface angles collide with the water tongues with small deep holes and small water tongues with large surface angles, the water tongues with small surface angles collide with the water tongues with large deep holes and large water tongues with large surface angles, the air impact angle of the water tongues is within the range of 35-65 degrees, the impact angle is reasonable, and the water tongues can be effectively dispersed.)

一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法

技术领域

本发明涉及水利泄洪建筑领域，尤其涉及一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法。

背景技术

目前，随着高水头水利水电工程的兴建，拱坝坝体高度及泄洪流量一再提高，坝身承担着巨大的泄洪任务，泄洪布置的合理性直接关系到下游水垫塘的稳定和整个水电工程的安全。泄洪消能布置的原则是在孔口单层泄洪时水舌充分分散不重叠、在坝身全功率泄洪时水舌碰撞分散提高消能效率。若在表孔间隔距离不足时采用对称布置的方式，则邻近中心的泄洪孔口水舌必然在下泄过程中交叠。以往的水电工程也有将表孔分两组交错的布置方式，但若流量进一步增大，水舌厚度增加，两层下泄水舌依然存在交叠的可能。同时，多层水舌空中碰撞消能也是一个重点关注的问题，多层孔口的布置方式，必须满足全功率泄洪时水舌之间充分碰撞，分散进入水垫塘，缓解水垫塘消能压力及保证水垫塘安全，这就意味着多层孔口之间的布置应相互兼顾，综合考虑。目前高拱坝坝身泄洪布置多采用对称方式或者两组不对称的布置方式，虽也可满足各自安全需求，但其布置形式往往无法推广到更大泄量、更窄空间的水利工程。因此需要有一套适用于特高拱坝，更加系统的泄洪消能布置方式。

发明内容

本发明的目的是为了解决窄河谷高拱坝表孔或深孔在单独泄洪

时无法纵向拉开水舌，导致水舌空中重叠，同时在坝身表深孔联合泄洪时无法保证空中水舌充分碰撞，有效扩散，无法降低水垫塘消能压力的问题，而提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法，所述坝身孔口设置为表孔溢流堰和深孔溢流堰两层布置，所述表孔溢流堰为6个，并沿拱坝中心不对称布置，所述深孔溢流堰为7个，并沿拱坝中心不对称布置，所述表孔溢流堰和深孔溢流堰在空间上交错布置。

优选地，所述6个表孔溢流堰按照角度不对称布置，所述1#和4#采用表孔溢流堰出口采用大俯角设计，所述大俯角为35°，所述2#和5#表孔溢流堰出口采用小挑角设计，所述小挑角为5°，所述3#表孔溢流堰出口采用小俯角设计，所述小俯角为15°，所述6#表孔溢流堰出口采用中等俯角，所述中等俯角25°，所述相同或者相近的出口角度的表孔溢流堰之间间隔两个表孔溢流堰的距离。

优选地，所述的表孔宽度为W，表孔之间的隔墩厚度最小处不得小于0.25W。

优选地，所述7个深孔溢流堰出口挑角成对称布置，所述1#和7#深孔溢流堰出口为小俯角，所述小俯角为5°，所述2#和6#深孔溢流堰出口为小挑角，所述小挑角为3°，所述3#和5#深孔溢流堰出口为中挑角，所述中挑角为12°，所述4#深孔溢流堰出口为大挑角，所述大挑角为25°，所述各深孔溢流堰出口地缘位于同一高程，所述深孔溢流堰出口高程与表孔溢流堰顶高程距离为6-8W。

优选地，所述深孔溢流堰出口顶部弧形下压，出口高度为洞身高度2/3。

优选地，所述深孔溢流堰平面布置与表孔溢流堰交错布置，所述4#深孔溢流堰中心线与表孔溢流堰中心线重合，所述各深孔溢流堰洞身分为两段，所述1#深孔溢流堰后半段洞身向外偏转1°，所述2#深孔溢流堰后半段洞身向外偏转3°，所述3#深孔溢流堰后半段向外偏转4°，其余洞身后半段不偏转。

与现有技术相比，本发明提供了一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法，具备以下有益效果：

1.本发明采用6个表孔分为三组：其中1#和4#采用表孔出口采用大俯角设计，俯角为35°，2#和5#表孔出口采用小挑角设计，挑角为5°，3#表孔采用小俯角设计，俯角为15°，6#表孔采用中等俯角，俯角为25°，相同或者相近的出口角度的表孔之间间隔两个表孔的距离，表孔水舌落水点纵向分为三组，挑距相同或者相近的水舌之间有足够的横向间隔，水舌横向扩散不重叠。

2.本发明针对深孔水舌分散的问题，将深孔挑角中心对称布置，其中1#和7#深孔出口为小俯角，俯角为5°；2#和6#深孔出口为小挑角，挑角为3°；3#和5#深孔出口为中挑角，挑角为12°；4#深孔出口为大挑角，挑角为25°，深孔出口高度为深孔洞身高度的2/3，深孔水舌由于不同挑角而在水垫塘呈V型分布，避免水舌重叠；3#深孔水舌落点与5#深孔水舌落点相对较近，因此将3#深孔后半段向

3.外偏转4°，增大深孔水舌落点的横向距离，同时相应的2#深孔后半段向外偏转3°，1#深孔后半段向外偏转1°。

4.本发明的优越性在于，表孔不对称布置和深孔平面不对称布置能有效避免挑流水舌在狭窄的空间重叠。当表深孔联合泄洪时，各股水舌在空中的碰撞角合理，表孔大俯角或者中俯角水舌碰撞深孔小俯角水舌，表孔小俯角水舌碰撞深孔小挑角水舌，表孔小挑角水舌碰撞深孔大挑角水舌，水舌空中碰撞角度在35°-65°范围内，碰撞角度合理，能有效分散水舌；同时局部深孔想外侧偏转小角度的设计方式将部分碰撞水流分散到外侧，避免了水垫塘中部局部水流过于集中，模型试验结果证明，水垫塘动水压力在水舌入水范围内分布较为均匀，该布置方式能避免水垫塘动水压力局部峰值，大幅度降低水垫塘消能压力。

附图说明

图1为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的1#表孔和1#深孔剖面示意图；

图2为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的2#表孔和2#深孔剖面示意图；

图3为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的3#表孔和3#深孔剖面示意图；

图4为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的4#表孔和4#深孔剖面示意图；

图5为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的5#表孔和5#深孔剖面示意图；

图6为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的6#表孔和6#深孔剖面示意图；

图7为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的6#表孔和7#深孔剖面示意图；

图8为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的表孔平面布置示意图；

图9为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的深孔平面布置示意图；

图10为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的泄洪水垫塘立体模型图；

图11为本发明提出的一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法的表深孔联合泄洪水垫塘动水压力分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种适用于高拱坝的泄洪孔口多层不对称布置方法，坝身孔口设置为表孔溢流堰和深孔溢流堰两层布置，表孔溢流堰为6个，并沿拱坝中心不对称布置，深孔溢流堰为7个，并沿拱坝中心不对称布置，表孔溢流堰和深孔溢流堰在空间上交错布置。

进一步，优选地，表孔宽度为W，表孔之间的隔墩厚度最小处不得小于0.25W。

进一步，优选地，深孔溢流堰出口顶部弧形下压，出口高度为洞身高度2/3。

进一步，优选地，深孔溢流堰平面布置与表孔溢流堰交错布置，4#深孔溢流堰中心线与表孔溢流堰中心线重合，各深孔溢流堰洞身分为两段，1#深孔溢流堰后半段洞身向外偏转1°，2#深孔溢流堰后半段洞身向外偏转3°，3#深孔溢流堰后半段向外偏转4°，其余洞身后半段不偏转。

本发明的优越性在于，表孔不对称布置和深孔平面不对称布置能有效避免挑流水舌在狭窄的空间重叠。当表深孔联合泄洪时，各股水舌在空中的碰撞角合理，表孔大俯角或者中俯角水舌碰撞深孔小俯角水舌，表孔小俯角水舌碰撞深孔小挑角水舌，表孔小挑角水舌碰撞深孔大挑角水舌，水舌空中碰撞角度在35°-65°范围内，碰撞角度合理，能有效分散水舌；同时局部深孔想外侧偏转小角度的设计方式将部分碰撞水流分散到外侧，避免了水垫塘中部局部水流过于集中，模

型试验结果证明，水垫塘动水压力在水舌入水范围内分布较为均匀，该布置方式能避免水垫塘动水压力局部峰值，大幅度降低水垫塘消能压力。

实施例2：基于实施例1，但又有所不同的是；

进一步，优选地，6个表孔溢流堰按照角度不对称布置，1#和4#采用表孔溢流堰出口采用大俯角设计，大俯角为35°，2#和5#表孔溢流堰出口采用小挑角设计，小挑角为5°，3#表孔溢流堰出口采用小俯角设计，小俯角为15°，6#表孔溢流堰出口采用中等俯角，中等俯角25°，相同或者相近的出口角度的表孔溢流堰之间间隔两个表孔溢流堰的距离。

本发明采用6个表孔分为三组：其中1#和4#采用表孔出口采用大俯角设计，俯角为35°，2#和5#表孔出口采用小挑角设计，挑角为5°，3#表孔采用小俯角设计，俯角为15°，6#表孔采用中等俯角，俯角为25°，相同或者相近的出口角度的表孔之间间隔两个表孔的距离，表孔水舌落水点纵向分为三组，挑距相同或者相近的水舌之间有足够的横向间隔，水舌横向扩散不重叠。

实施例3：基于实施例1和2，但又有所不同的是；

进一步，优选地，7个深孔溢流堰出口挑角成对称布置，1#和7#深孔溢流堰出口为小俯角，小俯角为5°，2#和6#深孔溢流堰出口为小挑角，小挑角为3°，3#和5#深孔溢流堰出口为中挑角，中挑角为12°，4#深孔溢流堰出口为大挑角，大挑角为25°，各深孔溢流堰出口地缘位于同一高程，深孔溢流堰出口高程与表孔溢流堰顶高程距离为6-8W。

本发明针对深孔水舌分散的问题，将深孔挑角中心对称布置，其中1#和7#深孔出口为小俯角，俯角为5°；2#和6#深孔出口为小挑角，挑角为3°；3#和5#深孔出口为中挑角，挑角为12°；4#深孔出口为大挑角，挑角为25°，深孔出口高度为深孔洞身高度的2/3，深孔水舌由于不同挑角而在水垫塘呈V型分布，避免水舌重叠；3#深孔水舌落点与5#深孔水舌落点相对较近，因此将3#深孔后半段向外偏转4°，增大深孔水舌落点的横向距离，同时相应的2#深孔后半段向外偏转3°，1#深孔后半段向外偏转1°。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。