用于水垫塘的强力返流墩二道坝以及水垫塘制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝以及水垫塘，属于水工建筑物技术领域，提供一种可提高水垫塘消能效果的一种用于水垫塘的二道坝以及由此组成的水垫塘。所述的一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝，其中强力返流墩二道坝设置在水垫塘的下游，在强力返流墩二道坝上朝向水垫塘的一侧为上游侧面，所述上游侧面从强力返流墩二道坝的底端至强力返流墩二道坝顶端为呈内凹的弧形曲面状；可使水流顺着强力返流墩内凹圆弧往水垫塘上游翻滚形成第二个消能漩滚区，水流到二道坝后折返与塘体内水体发生二次碰撞消能，提高了水垫塘内消能效果，进而减小水垫塘长度，适应下游地形的变化，最大可能的降低泄洪水流对于下游河道的冲刷破坏作用。

【技术实现步骤摘要】
用于水垫塘的强力返流墩二道坝以及水垫塘
本技术涉及水工建筑物
，尤其涉及一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝以及由此组成的水垫塘。
技术介绍
混凝土大坝的泄洪大多采用坝身泄洪，这样的泄洪方式通常需要在大坝下游设置消能设施。特别是混凝土高拱坝，在大坝下游设置水垫塘作为消能设施最为常见。水垫塘一般由大坝、二道坝和两岸岸边围成，其底部为水垫塘底板。塘内一般有几米至几十米深的水体作为坝身泄洪水流的水垫和消能水体，水体深度则主要由二道坝高度决定。当泄洪水流砸入塘内水体时，塘内有一个水舌落点处的主消能漩滚区将泄洪水流的动能转换为剪切变形能以达到消能目的，剩余的部分动能会冲击二道坝并沿着二道坝并最终翻越二道坝后流向下游河道。目前各工程通常采用的二道坝上游侧面基本上都是斜平面型式，在这种结构下，翻越二道坝处的层面水流和二道坝上游侧斜坡面的水流为同向斜交情况，也就是两股水流会发生接近于同向斜碰撞作用；而斜碰撞的消能效果不佳，因此导致目前所采用上游侧面为斜平面型的二道坝结构的消能效果不佳的问题。另外，现有的水垫塘，其水垫深度由二道坝坝高决定，并且通常情况下，坝高高度基本等于水垫塘的水垫深度，因此在设计需要特定水垫深度的情况下，需要修建对应高度的二道坝，因此其成本相对较高。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种可提高水垫塘消能效果，尤其是提高水垫塘内的二次碰撞消能效果的一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝，所述强力返流墩二道坝设置在水垫塘的下游，在强力返流墩二道坝上朝向水垫塘的一侧为上游侧面，所述上游侧面从强力返流墩二道坝的底端至强力返流墩二道坝顶端为呈内凹的弧形曲面状。进一步的是：在强力返流墩二道坝的任一横截面上，所述呈弧形曲面状的上游侧面对应形成为呈内凹的弧形曲线，所述弧形曲线在位于强力返流墩二道坝底端一端的底端切线与该端部对应的水垫塘底板相切。进一步的是：在强力返流墩二道坝的任一横截面上，所述弧形曲面状的上游侧面对应形成为内凹的弧形曲线，所述弧形曲线在位于强力返流墩二道坝顶端一端的顶端切线与该端部对应的水平面垂直。进一步的是：在强力返流墩二道坝的任一横截面上，所述弧形曲面状的上游侧面对应形成为内凹的弧形曲线，所述弧形曲线呈钩状，所述弧形曲线在位于强力返流墩二道坝顶端一端的顶端切线沿朝向向上的方向为偏向水垫塘倾斜。进一步的是：所述的弧形曲线为圆形的部分曲线或者椭圆形的部分曲线。进一步的是：所述弧形曲线为圆形的部分曲线，其弧形曲线对应的半径R小于强力返流墩二道坝的坝高H。进一步的是：在强力返流墩二道坝的坝顶具有坝顶平面，在强力返流墩二道坝上背向水垫塘的一侧为下游侧面，在坝顶平面和上游侧面相交处设置有圆弧倒角，在坝顶平面和下游侧面相交处设置有圆弧倒角；所述坝顶平面的宽度L为5m；所述圆弧倒角的半径为2m。进一步的是：所述下游侧面为倾斜设置的斜平面，所述斜平面的斜面坡比为1﹕0.7。进一步的是：上游侧面对应的表层为一层抗冲耐磨混凝土层，所述抗冲耐磨混凝土层的厚度为50cm。另外，本技术还提供一种水垫塘，所述水垫塘由大坝、边墙、强力返流墩二道坝和水垫塘底板围成，所述强力返流墩二道坝设置在大坝下游，其中所述强力返流墩二道坝采用本技术所述的一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝；所述强力返流墩二道坝的坝轴线与大坝的泄洪水流的冲击方向垂直。本技术的有益效果是：本技术采用上游侧面呈内凹的弧形曲面状的强力返流墩二道坝，通过弧形曲面可改变强力返流墩二道坝上游侧面对应的水流方向；这样在水舌落点处首先形成主消能漩滚区，然后水流顺着向下游流动至强力返流墩二道坝被改变方向后进一步与塘内水体发生强有力的二次碰撞消能，有效地提高了水垫塘内水体消能效果。并且通过设置强力返流墩二道坝上游侧面的形状，可使得水流沿强力返流墩二道坝上游侧面流动后折返朝向上游翻滚，进而可再次形成第二个消能漩滚区，水流至强力返流墩二道坝后折返并与塘体内水体发生强有力的二次碰撞消能，可更加有效地提高水垫塘内水体消能效果；并且由于有效地提高了消能效果，因此减少了对二道坝的冲击作用，可进一步减小水垫塘长度，以及更适应下游地形的变化。另外，在上游侧面表层采用50cm厚的抗冲耐磨混凝土以增加坝面抗冲性。另外，通过上述水体的二次碰撞作用后还可进一步增加塘内水体堵塞效果，进而可臃高塘内水体，使得塘内水垫深度增加，实现塘内水垫高度明显高于二道坝坝顶高度的情况；这样，可在实现相同水垫深度的情况下，采用本技术所述的上游侧面为内凹的弧形曲面的强力返流墩二道坝时的坝体高度可低于传统的上游侧面为斜平面的二道坝的坝体高度，也可减小水垫塘长度，进而可有效地减少工程投资。附图说明图1为本技术所述的水垫塘的结构示意图；图2为图1中局部区域A的放大示意图，同时也为强力返流墩二道坝的截面示意图；图3为强力返流墩二道坝上游侧面对应的弧形曲线为圆形的部分曲线时的示意图；图4为强力返流墩二道坝上游侧面对应的弧形曲线为椭圆形的部分曲线时的示意图；图中标记为：强力返流墩二道坝1、上游侧面11、坝顶平面12、下游侧面13、圆弧倒角14、坝轴线15、水垫塘2、弧形曲线3、底端切线4、顶端切线5、水垫塘底板6、大坝7、边墙8、泄洪水流91、第一漩滚水流92、底部水流93、上升水流94、层面水流95、碰撞后水流96、第二漩滚水流97、水平面10。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。如图1至图4中所示，本技术所述的一种用于水垫塘的强力返流墩二道坝，所述强力返流墩二道坝1设置在水垫塘2的下游，在强力返流墩二道坝1上朝向水垫塘2的一侧为上游侧面11，所述上游侧面11从强力返流墩二道坝1的底端至强力返流墩二道坝1顶端为呈内凹的弧形曲面状。其中，通过设置强力返流墩二道坝1的上游侧面11为上述的内凹的弧形曲面状，在泄洪时，沿二道坝1的上游侧面11的表面从底端至顶端，将使水垫塘2内经过第一漩滚水流92后形成的底部水流93沿上游侧面11逐渐改变方向后形成上升水流94，具体可参照附图1中所示的箭头流向所示。上升水流94将与强力返流墩二道坝顶部的层面水流95发生强有力的二次碰撞，形成碰撞后水流96。设置上游侧面11为内凹的弧形曲面状，其目的是为使沿水垫塘2底部的底部水流93在流至上游侧面11时将随上游侧面11从底端至顶端逐渐改变水流方向后形成上升水流94，并最终从上游侧面11的顶端边沿流出后与流经强力返流墩二道坝顶部的层面水流95可形成接近相对垂直的同向斜碰撞、垂直碰撞或者相向斜碰撞；其中，所谓接近相对垂直，指的是上升水流94与层面水流95的流向呈接近垂直的状态，例如本专利中认为二者流向的夹角在80°至100°的范围内即为上述接近垂直的状态。通过上述碰撞后可有效地提高对水体在强力返流墩二道坝处的二次碰撞消能效果；同时，底部上升水流94与层面水流95碰撞后部分水流会返回塘内，在强力返流墩上游形成反流对冲区，既形成第二漩滚水流97，通过第二次翻滚对冲将再次将强对水体的消能效果。另外，通过上述碰撞作用后还可进一步增加塘内水体堵塞效果，进而可臃高塘内水体，使得塘内水垫深度增加，实现塘内水垫高度明显高于强力返流墩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于水垫塘的强力返流墩二道坝，所述强力返流墩二道坝(1)设置在水垫塘(2)的下游，其特征在于：在强力返流墩二道坝(1)上朝向水垫塘(2)的一侧为上游侧面(11)，所述上游侧面(11)从强力返流墩二道坝(1)的底端至强力返流墩二道坝(1)顶端为呈内凹的弧形曲面状。

【技术特征摘要】
1.用于水垫塘的强力返流墩二道坝，所述强力返流墩二道坝(1)设置在水垫塘(2)的下游，其特征在于：在强力返流墩二道坝(1)上朝向水垫塘(2)的一侧为上游侧面(11)，所述上游侧面(11)从强力返流墩二道坝(1)的底端至强力返流墩二道坝(1)顶端为呈内凹的弧形曲面状。2.如权利要求1所述的用于水垫塘的强力返流墩二道坝，其特征在于：在强力返流墩二道坝(1)的任一横截面上，所述呈弧形曲面状的上游侧面(11)对应形成为呈内凹的弧形曲线(3)，所述弧形曲线(3)在位于强力返流墩二道坝(1)底端一端的底端切线(4)与该端部对应的水垫塘底板(6)相切。3.如权利要求1所述的用于水垫塘的强力返流墩二道坝，其特征在于：在强力返流墩二道坝(1)的任一横截面上，所述弧形曲面状的上游侧面(11)对应形成为内凹的弧形曲线(3)，所述弧形曲线(3)在位于强力返流墩二道坝(1)顶端一端的顶端切线(5)与该端部对应的水平面(10)垂直。4.如权利要求1所述的用于水垫塘的强力返流墩二道坝，其特征在于：在强力返流墩二道坝(1)的任一横截面上，所述弧形曲面状的上游侧面(11)对应形成为内凹的弧形曲线(3)，所述弧形曲线呈钩状，所述弧形曲线(3)在位于强力返流墩二道坝(1)顶端一端的顶端切线(5)沿朝向向上的方向为偏向水垫塘(2)倾斜。5.如权利要求2至4中任意一项所述的用于水垫塘的强力返流墩二道坝，其特征在于：所述的弧形曲线(3)为圆形的部分曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翔，何光宇，黄彦昆，邵敬东，陈林，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51