CN106869090A - 挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法，可及时排渣除渣防止石渣随分流水流进入洞内，保证隧洞泄流能力。本发明所提供的挡渣坎组合件，布置在位于河道旁侧的导流隧洞的入口处，其特征在于，包括：第一挡坎，顺着河道水流方向布置；连接坎，一端与第一挡坎的上端相连，另一端向导流隧洞内延伸，并且与第一挡坎呈第一夹角；第二挡坎，上端与连接坎的另一端相连，下端向着导流隧洞的侧壁延伸，并与连接坎呈第二夹角，其中，第一夹角为30°~60°范围内的任意值，第二夹角为85°~95°范围内的任意值，沿着河道水流方向看，第一挡坎、连接坎以及第二挡坎共同围成一个逐渐收缩的泄水通道。

Description

挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法
技术领域
本发明属于水利水电工程领域，具体涉及一种挡渣坎组合件和应用该挡渣坎组合件对导流隧洞进行拦渣排渣的方法。
背景技术
施工导流隧洞在泄水分流期间，上游河道内的泥沙、石渣等杂质往往会随着分流水流进入导流隧洞内或者淤积在洞口处，淤积在洞口处的石渣降低导流隧洞洞口的过流能力，进入洞内的石渣则会加剧导流隧洞洞身及底板的冲蚀破坏，减少导流隧洞的使用寿命。现有的排渣方式多是在隧洞非运行期利用人工机械等方式清理洞口洞内石渣，导致工程间接费用增加，经济性较差；或是在洞口布置单一的挡渣坎拦渣，拦渣排渣效果及结构整体稳定性较差。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法，可及时排渣以减少石渣在导流隧洞处淤积程度、防止石渣随分流水流进入洞内，以期保证隧洞泄流能力、避免洞身冲蚀破坏，达到维护导流隧洞安全运行、节约工程成本的目的。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案。
<挡渣坎组合件>
本发明提供一种挡渣坎组合件，布置在位于河道旁侧的导流隧洞的入口处，用于对流入导流隧洞内的分流水流中所挟带的固体颗粒物进行阻挡和排除，其特征在于，包括：第一挡坎，顺着河道水流方向布置；连接坎，一端与第一挡坎的上端相连，另一端向导流隧洞内延伸，并且与第一挡坎呈第一夹角；第二挡坎，上端与连接坎的另一端相连，下端向着导流隧洞的侧壁延伸，并与连接坎呈第二夹角，其中，第一夹角为30°～60°范围内的任意值，第二夹角为85°～95°范围内的任意值，沿着河道水流方向看，第一挡坎、连接坎以及第二挡坎共同围成一个逐渐收缩的泄水通道。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第一挡坎在河道水流方向上的截面的形状为三角形，第二挡坎在河道水流方向上的截面的形状为梯形。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第二挡坎的最大坎高为第一挡坎最大坎高的2倍。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：沿着河道水流方向看，第二挡坎的坎高逐渐降低，第二挡坎的最大坎高为最低坎高的2倍。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第一挡坎的最大坎高为导流隧洞高度的1/15～1/10。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第一挡坎和第二挡坎的坎长相等，均为导流隧洞洞宽的1～1.5倍。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：连接坎的坎长为导流隧洞高度的1/3～1/2。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第二夹角为90°。
本发明所涉及的挡渣坎组合件，还可以具有这样的特征：第一挡坎在垂直于河道水流方向上的截面的形状为矩形和梯形中的任意一种，第二挡坎在垂直于河道水流方向上的截面的形状为矩形和梯形中的任意一种。
<导流隧洞拦渣排渣方法>
本发明提供一种导流隧洞拦渣排渣方法，其特征在于：将流隧洞入口处的底面设置成由外向内逐渐增高的斜坡，并将<挡渣坎组合件>中所描述的挡渣坎组合件布置在斜坡上，其中，斜坡的坡度在1:8～1:10范围内。
发明的作用与效果
根据本发明的挡渣坎组合件，由于第一挡坎是顺着河道水流方向布置，连接坎的一端与第一挡坎的上端相连，另一端向导流隧洞内延伸，并与第一挡坎呈30°～60°夹角，而且，第二挡坎的上端与连接坎的另一端相连，下端向着导流隧洞的侧壁延伸，并与连接坎呈85°～95°夹角，从而使得第一挡坎、连接坎以及第二挡坎围成了一个逐渐收缩的泄水通道，这样就能够将上游大块石渣拦截在第一挡坎外侧，使大块石渣在自身重力和束窄水流联合作用下翻滚入原河床，并随主流冲入下游河道中，而细颗粒石渣则被拦截在泄水通道内，达到分级拦渣的效果，进一步利用收缩原理，可以逐渐增大下泄水流流速，将泄水通道内的中细石渣通过缺口及时冲入下游河道，从而有效地对流入导流隧洞内的分流水流中所挟带的固体颗粒物进行阻挡和排除，提升了导流隧洞运行期间的挡渣排渣能力，减少了后期隧洞人工、机械清渣的程序及费用，同时避免了洞身冲蚀破坏，达到了维护导流隧洞安全运行、节约工程成本的目的。并且，第一挡坎、连接坎以及第二挡坎这三坎依次相连，通过拦石坎连接处堆砌体间的嵌固作用保证了结构的空间稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中涉及的扰流板组与导流隧洞和河道之间的位置关系示意图；
图2是本发明实施例中涉及的挡渣坎组合件的结构示意图；
图3是本发明实施例中涉及的挡渣坎组合件的截面图，其中，(a)是第一挡坎的截面图，(b)是连接坎的截面图，(c)是第二挡坎的截面图；
图4是本发明实施例中涉及的挡渣坎组合件的在隧洞进口处的断面示意图；以及
图5是本发明实施例中涉及的挡渣坎组合件的挡渣排渣原理示意图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法作详细阐述。以下实施例中未详细阐述的部分均属于现有技术。
<实施例>
如图1所示，挡渣坎组合件10布置在位于河道A旁侧的导流隧B洞的入口处，用于对流入导流隧洞B内的分流水流中所挟带的固体颗粒物进行阻挡和排除。如图1和2所示，挡渣坎组合件10包括第一挡坎11、连接坎12以及第二挡坎13。
第一挡坎11顺着河道A的水流方向布置，与水流方向相平行。它在垂直于河道A水流方向上的截面的形状为矩形或梯形。另外，如图3(a)所示，第一挡坎11在沿着河道A水流方向上的截面的形状为三角形，三角形一边长为度L。它的最大坎高为导流隧洞B高度的1/15～1/10。
连接坎12的一端与第一挡坎11的上端相连，另一端向导流隧洞B内部延伸，并且与第一挡坎11呈第一夹角。连接坎12的坎长为导流隧洞B高度的1/3～1/2，它在沿着河道A水流方向上的截面的形状为矩形或梯形。另外，如图3(b)所示，连接坎12在垂直于河道A水流方向上的截面的形状为梯形，并且，梯形的长边长度为2L，短边长度为L。
第二挡坎13的上端与连接坎12的另一端相连，下端向着导流隧洞B的侧壁延伸，并与连接坎12呈第二夹角，第二夹角可以为85°～95°，本实施例中为90°。第二挡坎13在沿着导流隧洞B内的水流方向上(导流隧洞B分流方向与河道A水流方向近似垂直)的截面的形状为矩形或梯形。另外，如图3(c)所示，第二挡坎13在垂直于导流隧洞B分流方向上的截面的形状为梯形，并且，梯形的长边长度为2L，短边长度为L。第二挡坎13的最大坎高为第一挡坎11最大坎高的2倍。本实施例中，第二挡坎13与第一挡坎11的坎长相等，均为1～1.5倍洞宽，并且它们的顶部及底部高程布置均沿水流方向呈下降趋势。
沿着河道A水流方向看，第一挡坎11、连接坎12以及第二挡坎13共同围成一个逐渐收缩的泄水通道，该泄水通道具有一个开口C。在第一挡坎11坎长确定的情况下，泄水通道的排渣能力受开口C和第一夹角共同影响，第一夹角越小，束窄程度越大，流速梯度越大，但开口C就越小，过渣面积就小，过渣能力自然就小；反之，第一夹角过大的话就起不到束窄水流和增加水流流速梯度的作用，因此，第一夹角不宜过大或过小，以30～60°为宜。
本实施例中应用该挡渣坎组合件10对导流隧洞B进行拦渣排渣的方法为：
首先，根据坝址处的地质状况、施工场地布置、交通运输条件等确定挡渣坎组合件10的填筑用材料；
随后，根据导流隧洞B入口宽度及洞前的地形条件确定挡渣坎1与挡渣坎2的坎长，通常可确定为1～1.5倍洞宽；
接着，根据导流隧洞的洞高等条件确定第一挡坎11和第二挡坎13的高程布置，第一挡坎11的最大坎高一般布置为导流隧洞B高度的1/15～1/10，第二挡坎13的最大坎高为第一挡坎11的2倍，连接坎12的坎长布置为导流隧洞B高度的1/3～1/2；作为优选，第一挡坎11和第二挡坎13最大坎高通常布置为1m和2m。
然后，根据自身稳定条件计算确定第一挡坎11、连接坎12以及第二挡坎13的顶宽及两侧坡度(剖面为梯形时)；
最后，将导流隧洞B入口处的底面设置成由外向内逐渐增高的斜坡D，将挡渣坎组合件10按如下空间结构布置在斜坡D上：第一挡坎11与河道A水流方向平行布置，连接坎12与第二挡坎13相互垂直布置，第一挡坎11与第二挡坎13相交角度为30～60°。
如图4所示，本实施例中，斜坡的坡度在1:8～1:10范围内。
如图5所示，当分流水流流向导流隧洞B的入口时，由于第一挡坎11与第二挡坎13之间的斜坡D坡度可以增大石渣的移动阻力，因此能将上游大块石渣有效地拦截在第一挡坎11外侧，使大块石渣在自身重力和束窄水流联合作用下翻滚入原河床，并随主流冲入下游河道A中，而中细颗粒石渣则被拦截在泄水通道内，达到分级拦渣的效果。
进一步利用收缩原理，可以逐渐增大下泄水流流速，将拦截在泄水通道内的中细石渣通过开口C及时冲入下游河道A，从而有效地对流入导流隧洞B内的分流水流中所挟带的固体颗粒物进行阻挡和排除。
并且，第一挡坎11、连接坎12以及第二挡坎13三坎依次相连，通过拦石坎连接处堆砌体间的嵌固作用保证了结构的空间稳定性。
综上，本方案通过设计简单有效的挡渣建筑物型式，提升导流隧洞运行期间的挡渣排渣能力，减少了后期隧洞人工、机械清渣的程序及费用。
以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的挡渣坎组合件和导流隧洞拦渣排渣方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种挡渣坎组合件，布置在位于河道旁侧的导流隧洞的入口处，用于对流入所述导流隧洞内的分流水流中所挟带的固体颗粒物进行阻挡和排除，其特征在于，包括：
第一挡坎，顺着河道水流方向布置；
连接坎，一端与所述第一挡坎的上端相连，另一端向所述导流隧洞内延伸，并且与所述第一挡坎呈第一夹角；
第二挡坎，上端与所述连接坎的所述另一端相连，下端向着所述导流隧洞的侧壁延伸，并与所述连接坎呈第二夹角，
其中，所述第一夹角为30°～60°范围内的任意值，
所述第二夹角为85°～95°范围内的任意值，
沿着所述河道水流方向看，所述第一挡坎、所述连接坎以及所述第二挡坎共同围成一个逐渐收缩的泄水通道。
2.根据权利要求1所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第一挡坎在所述河道水流方向上的截面的形状为三角形，
所述第二挡坎在所述河道水流方向上的截面的形状为梯形。
3.根据权利要求2所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第二挡坎的最大坎高为所述第一挡坎最大坎高的2倍。
4.根据权利要求2所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，沿着所述河道水流方向看，所述第二挡坎的坎高逐渐降低，所述第二挡坎的最大坎高为最低坎高的2倍。
5.根据权利要求1或2所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第一挡坎的最大坎高为所述导流隧洞高度的1/15～1/10。
6.根据权利要求1所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第一挡坎和所述第二挡坎的坎长相等，均为导流隧洞洞宽的1～1.5倍。
7.根据权利要求1所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述连接坎的坎长为所述导流隧洞高度的1/3～1/2。
8.根据权利要求1所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第二夹角为90°。
9.根据权利要求1所述的挡渣坎组合件，其特征在于：
其中，所述第一挡坎在垂直于所述河道水流方向上的截面的形状为矩形和梯形中的任意一种，
所述第二挡坎在垂直于所述河道水流方向上的截面的形状为矩形和梯形中的任意一种。
10.一种导流隧洞拦渣排渣方法，其特征在于：
将流隧洞入口处的底面设置成由外向内逐渐增高的斜坡，并将权利要求1至9中任意一项所述的挡渣坎组合件布置在所述斜坡上，
其中，所述斜坡的坡度在1:8～1:10范围内。
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