一种边坡防冲的水垫塘结构的制作方法

1.本发明涉及一种边坡防冲的水垫塘结构，属于水利水电工程中消能防冲技术领域。


背景技术：

2.拱坝是水利水电工程中一种十分常见的坝型，一般修建在狭窄的河谷中，具有水头高、流量大、河谷窄等特点，故而单宽流量与单宽泄洪功率也比较大。此外，坝区河谷地质条件复杂，使得高拱坝的泄洪消能与防冲问题更加突出，也成为高拱坝建设的关键技术难题之一。
3.目前，在拱坝坝身表孔挑流泄洪时，坝身的数个泄洪溢流表孔多采用以水垫塘底板中心线为轴，两边对称布置的形式。为了检修方便，下游水垫塘边坡一般不会采用一坡到底的形式，而是会在边坡中间不同高程位置修建一定宽度的马道。特别是在工程实践当中，为了减小水垫塘开挖土方量以及建造规模，一般会让水垫塘底板宽度小于水舌宽度，这就使得部分水舌直接冲击到水垫塘边坡甚至马道之上，进而对水垫塘的结构稳定有非常不利的影响；而如果将水垫塘边坡整体向两侧拓宽，使水舌落点能够整体位于底板范围内，又将大幅增加工程量和工程耗资。如何在不大幅增加工程量的前提下，确保水垫塘边坡及马道不受冲击，是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的在于提供一种边坡防冲的水垫塘结构，在不大幅增加工程量的前提下，解决因水舌冲击导致的水垫塘的结构稳定性差问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种边坡防冲的水垫塘结构，用于拱坝的坝身表孔挑流泄洪，坝身表孔挑流泄洪时形成有挑流水舌，该水垫塘结构包括马道、水垫塘边坡、水垫塘底板和开挖冲击区；
6.若干所述马道和若干所述水垫塘边坡之间依次交替衔接，所述水垫塘底板处于最下方的所述水垫塘边坡之间；
7.所述开挖冲击区形成在所述马道、所述水垫塘边坡和所述水垫塘底板的指定预设位置，所述开挖冲击区将所述马道和所述水垫塘边坡截断，所述开挖冲击区的底部和所述水垫塘底板交汇；
8.所述挑流水舌的落点区域处于所述开挖冲击区，所述开挖冲击区用于承接坝身表孔挑流泄洪时形成的所述挑流水舌。
9.作为边坡防冲的水垫塘结构优选方案，所述挑流水舌的宽度小于所述开挖冲击区的宽度；所述开挖冲击区的边坡为直坡。
10.作为边坡防冲的水垫塘结构优选方案，所述挑流水舌的宽度小于所述开挖冲击区的宽度；所述开挖冲击区的边坡为斜坡。
11.作为边坡防冲的水垫塘结构优选方案，所述开挖冲击区的宽度和所述挑流水舌入水位置的宽度存在以下关系：
12.b＝(1.3～1.5)b
13.式中，b为所述开挖冲击区的宽度，b为所述挑流水舌入水位置的宽度。
14.作为边坡防冲的水垫塘结构优选方案，所述开挖冲击区沿所述挑流水舌的顺流向厚度w存在以下关系：
15.w＝(1.2～1.5)r
16.式中，r表示所述挑流水舌入水位置顺水流向厚度。
17.作为边坡防冲的水垫塘结构优选方案，所述开挖冲击区形成在所述挑流水舌在所述马道、所述水垫塘边坡、所述水垫塘底板的落点区域。
18.本发明的有益效果是，设有马道、水垫塘边坡、水垫塘底板和开挖冲击区；若干马道和若干水垫塘边坡之间依次交替衔接，水垫塘底板处于最下方的水垫塘边坡之间；开挖冲击区形成在马道、水垫塘边坡和水垫塘底板的指定预设位置，开挖冲击区将马道和水垫塘边坡截断，开挖冲击区的底部和水垫塘底板交汇；挑流水舌的落点区域处于开挖冲击区，开挖冲击区用于承接坝身表孔挑流泄洪时形成的挑流水舌。本发明能够在不大幅增加工程量的同时，保证水垫塘边坡及马道不受冲击，从而增强整个水垫塘的结构稳定，能够有效增加挑流水体的消能率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
20.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
21.图1为本发明实施例提供的边坡防冲的水垫塘结构立体示意图；
22.图2为本发明实施例提供的边坡防冲的水垫塘结构俯视角度下的尺寸关系示意图；
23.图3为本发明实施例提供的边坡防冲的水垫塘结构流态示意图。
24.图中，1、坝身表孔；2、挑流水舌；3、马道；4、水垫塘边坡；5、水垫塘底板；6、开挖冲击区。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
27.参见图1、图2和图3，本发明实施例提供一种边坡防冲的水垫塘结构，用于拱坝的坝身表孔1挑流泄洪，坝身表孔1挑流泄洪时形成有挑流水舌2，该水垫塘结构包括马道3、水垫塘边坡4、水垫塘底板5和开挖冲击区6；
28.其中，若干马道3和若干水垫塘边坡4之间依次交替衔接，水垫塘底板5处于最下方的水垫塘边坡4之间；
29.其中，开挖冲击区6形成在马道3、水垫塘边坡4和水垫塘底板5的指定预设位置，开挖冲击区6将马道3和水垫塘边坡4截断，开挖冲击区6的底部和水垫塘底板5交汇；
30.其中，挑流水舌2的落点区域处于开挖冲击区6，开挖冲击区6用于承接坝身表孔1挑流泄洪时形成的挑流水舌2。
31.本实施例中，挑流水舌2的宽度小于开挖冲击区6的宽度；开挖冲击区6的边坡为直坡，此外，开挖冲击区6的边坡也可以为斜坡。开挖冲击区6形成在挑流水舌2在马道3、水垫塘边坡4、水垫塘底板5的落点区域。通过将水垫塘水舌落点区域的边坡向两侧开挖至略宽于水舌的宽度，开挖后的边坡可设置成直坡，也可以设置成斜坡，而水舌落点的其他区域则可以保持原宽度不变，甚至可以适当缩窄，从而降低工程量。
32.辅助图2和图3，本实施例中，开挖冲击区6的宽度和挑流水舌2入水位置的宽度存在以下关系：b＝(1.3～1.5)b；式中，b为开挖冲击区6的宽度，b为挑流水舌2入水位置的宽度；开挖冲击区6沿挑流水舌2的顺流向厚度w存在以下关系：w＝(1.2～1.5)r；式中，r表示挑流水舌2入水位置顺水流向厚度。由于水舌冲击区的水垫塘向两侧扩挖，使得消能水体进一步增多，且水体在开挖冲击区6可以形成漩滚，从而能够有效增加挑流水体的消能率。
33.综上所述，本发明设有马道3、水垫塘边坡4、水垫塘底板5和开挖冲击区6；若干马道3和若干水垫塘边坡4之间依次交替衔接，水垫塘底板5处于最下方的水垫塘边坡4之间；开挖冲击区6形成在马道3、水垫塘边坡4和水垫塘底板5的指定预设位置，开挖冲击区6将马道3和水垫塘边坡4截断，开挖冲击区6的底部和水垫塘底板5交汇；挑流水舌2的落点区域处于开挖冲击区6，开挖冲击区6用于承接坝身表孔1挑流泄洪时形成的挑流水舌2。通过将水垫塘水舌落点区域的边坡向两侧开挖至略宽于水舌的宽度，开挖后的边坡可设置成直坡，也可以设置成斜坡，而水舌落点的其他区域则可以保持原宽度不变，甚至可以适当缩窄，从而降低工程量。由于水舌冲击区的水垫塘向两侧扩挖，使得消能水体进一步增多，且水体在开挖冲击区6可以形成漩滚，从而能够有效增加挑流水体的消能率。
34.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种边坡防冲的水垫塘结构，用于拱坝的坝身表孔(1)挑流泄洪，坝身表孔(1)挑流泄洪时形成有挑流水舌(2)，其特征在于，该水垫塘结构包括马道(3)、水垫塘边坡(4)、水垫塘底板(5)和开挖冲击区(6)；若干所述马道(3)和若干所述水垫塘边坡(4)之间依次交替衔接，所述水垫塘底板(5)处于最下方的所述水垫塘边坡(4)之间；所述开挖冲击区(6)形成在所述马道(3)、所述水垫塘边坡(4)和所述水垫塘底板(5)的指定预设位置，所述开挖冲击区(6)将所述马道(3)和所述水垫塘边坡(4)截断，所述开挖冲击区(6)的底部和所述水垫塘底板(5)交汇；所述挑流水舌(2)的落点区域处于所述开挖冲击区(6)，所述开挖冲击区(6)用于承接坝身表孔(1)挑流泄洪时形成的所述挑流水舌(2)。2.根据权利要求1所述的一种边坡防冲的水垫塘结构，其特征在于，所述挑流水舌(2)的宽度小于所述开挖冲击区(6)的宽度；所述开挖冲击区(6)的边坡为直坡。3.根据权利要求1所述的一种边坡防冲的水垫塘结构，其特征在于，所述挑流水舌(2)的宽度小于所述开挖冲击区(6)的宽度；所述开挖冲击区(6)的边坡为斜坡。4.根据权利要求2或3所述的一种边坡防冲的水垫塘结构，其特征在于，所述开挖冲击区(6)的宽度和所述挑流水舌(2)入水位置的宽度存在以下关系：b＝(1.3～1.5)b式中，b为所述开挖冲击区(6)的宽度，b为所述挑流水舌(2)入水位置的宽度。5.根据权利要求1所述的一种边坡防冲的水垫塘结构，其特征在于，所述开挖冲击区(6)沿所述挑流水舌(2)的顺流向厚度w存在以下关系：w＝(1.2～1.5)r式中，r表示所述挑流水舌(2)入水位置顺水流向厚度。6.根据权利要求1所述的一种边坡防冲的水垫塘结构，其特征在于，所述开挖冲击区(6)形成在所述挑流水舌(2)在所述马道(3)、所述水垫塘边坡(4)、所述水垫塘底板(5)的落点区域。

技术总结
本发明公开一种边坡防冲的水垫塘结构，设有马道、水垫塘边坡、水垫塘底板和开挖冲击区；若干马道和若干水垫塘边坡之间依次交替衔接，水垫塘底板处于最下方的水垫塘边坡之间；开挖冲击区形成在马道、水垫塘边坡和水垫塘底板的指定预设位置，开挖冲击区将马道和水垫塘边坡截断，开挖冲击区的底部和水垫塘底板交汇；挑流水舌的落点区域处于开挖冲击区，开挖冲击区用于承接坝身表孔挑流泄洪时形成的挑流水舌。本发明能够在不大幅增加工程量的同时，保证水垫塘边坡及马道不受冲击，从而增强整个水垫塘的结构稳定，能够有效增加挑流水体的消能率。能够有效增加挑流水体的消能率。能够有效增加挑流水体的消能率。


技术研发人员：申幸志 黄略 范田亿 涂永莎 高碧
受保护的技术使用者：湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司
技术研发日：2023.04.15
技术公布日：2023/8/21