一種水電水利工程消能區防護結構的製作方法

2023-10-04 04:11:19 1

本實用新型涉及一種水電水利工程中的消能區防護結構，尤其適用於消能區河谷較為狹窄的消能區防護。

背景技術：

在水電水利工程中消能區防護中，由於消能建築物出口處還有部分水流能量沒有完全消散，為防止消能區水流的回流掏刷，需對消能建築物出口上、下遊附近消能區兩岸一定長度範圍內的岸坡進行防護，防護的範圍及工程量往往較大，施工工期較長、岸坡施工也存在一定難度。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是，提供一種結構型式簡單，能夠節省防護工程量，節省施工工期，「以攔代防」的水電水利工程消能區防護結構。

本實用新型所採用的技術方案是：一種水電水利工程消能區防護結構，在河床中靠河岸布置洩洪消能建築物的縱嚮導牆；與縱嚮導牆封閉連接的橫河向擋牆；橫河向擋牆上沿高程方向設置有多層排水孔；封閉段內岸坡按無水或靜水區防護標準進行防護。

所述橫河向擋牆位於消能建築物縱嚮導牆出口處。

所述橫河向擋牆頂高程高於工程洪水標準對應的下遊最高洪水位。

所述消能區為河谷狹窄的消能區。

本實用新型的有益效果為：採用「以攔代防」防護的理念，由常規的被動防護變為主動防護，將消能區水流與近壩岸坡完全隔開，使得下洩水流不能回流衝刷近壩岸坡或下遊壩踵，從而減少了近壩岸坡的防護工程量，也節省了施工工期。

附圖說明

圖1為本實用新型的消能區防護結構平面布置示意圖。

圖2為本實用新型的橫河向擋牆剖面示意圖。

圖中：

1——縱嚮導牆；

2——橫河向擋牆；

3——排水孔；

4——封閉段內岸坡。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明：

如圖1、2所示，本實用新型的水電水利工程消能區防護結構，在河床中靠河岸布置洩洪消能建築物的縱嚮導牆1；與縱嚮導牆封閉連接的橫河向擋牆2；橫河向擋牆2上沿高程方向設置有多層排水孔3；封閉段內岸坡4按無水或靜水區防護標準進行防護。

所述橫河向擋牆2位於消能建築物縱嚮導牆1出口處。

所述橫河向擋牆2頂高程高於工程洪水標準對應的下遊最高洪水位。

所述消能區為河谷狹窄的消能區。

本實用新型採用「以攔代防」防護的理念，由被動防護變為主動防護，在消能建築物縱嚮導牆出口處採用橫河向擋牆與岸坡封閉連接，將消能區水流與近壩岸坡完全隔開，使得下洩水流不能回流衝刷近壩岸坡或下遊壩踵，從而減少了近壩岸坡的防護工程量，簡化了施工，降低了施工難度，也節省了施工工期。此種消能區防護結構，對消能區河谷較為狹窄的消能區防護，節省工程量尤為顯著。

下面結合具體實施例進行詳細說明：

某大型水電站工程，大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高106m，壩頂軸線長232m。大壩校核洪水標準對應下遊最高水位為1428.00m，正常運行時下遊最高水位為電站機組滿發下遊水位1410.30m。採用壩身洩洪的布置方式，洩洪建築物由5個溢流表孔、1個洩洪底孔組成。溢流表孔布置於河床中部略偏右岸，採用寬尾墩加戽式消力池消能方式；洩洪底孔布置於左岸，採用挑流消能方式。

洩洪消能建築物溢流前緣布置寬度約100m，由於下遊消能區河谷狹窄，洩洪消能建築物基本覆蓋了下遊河道寬度的80％。相關試驗研究表明，各運行工況時消力池出口處附近一定範圍內下遊河道水流最大流速為8～10m/s，需對該範圍的消能區岸坡進行防護。

根據上述設計邊界條件，如按常規消能區護岸理念進行設計，則需要在壩體下遊長度約180m範圍內設置混凝土護岸。根據依託工程消能區河谷較為狹窄、運行期下遊尾水較高的特點，護岸設計時進行了常規護岸方案即長護岸方案、及設置橫河向擋牆即本實用新型方案，兩個方案的結構穩定、工程量、工程投資及施工工期的綜合比較，比較結論為：靠近洩洪底孔洩槽縱嚮導牆1側設置橫河向左岸擋牆2、靠近表孔消力池縱嚮導牆1側設置右岸橫河向擋牆2後，混凝土護坡長度可分別減小63m、46m。由於減小的混凝土護坡範圍位於封閉區內，不存在下洩水流回流掏刷岸坡的問題，因此該區內護岸4可按無水或靜水區防護標準進行防護，防護以防止水流掏刷岸坡調整為以防止岸坡巖體進一步的風化為目的，根據岸坡地質條件採用網噴或素噴混凝土將岸坡巖體封閉即可，簡化了施工。本實用新型方案右岸防護工程量與長護岸方案基本相當，左岸防護工程量較長護岸方案大為減少。說明順河流方向封閉區內護岸長度越大，採用本實用新型方案工程量越為節省。此外，由於河谷較為狹窄，需較短的橫河向擋牆2長度即可與岸坡進行封閉連接，綜上，採用本實用新型方案後，總體上工程量大為節省；施工期較長護岸方案減少約2個月；橫河向擋牆2與縱嚮導牆1可考慮一併施工，避免了該部分護岸施工與導牆施工的相互幹擾；由於封閉區內護岸4由混凝土護坡調整為網噴混凝土護坡，也簡化了施工、降低了施工難度、加快了施工進度。

為防止消能區水流對封閉區內護岸4的回流掏刷，橫河向擋牆2的牆頂高程應高於工程校核洪水標準對應的下遊最高洪水位1428.00m。左側橫河向擋牆2與底孔洩槽縱嚮導牆1封閉相接，頂高程取為1428.50m，頂高程處長度18m；右側橫河向擋牆2與表孔消力池縱嚮導牆1封閉相接，考慮兩者協調，頂高程與表孔導牆頂高程相同為1430.00m，頂高程處長度29m。

由於加設橫河向擋牆2後將其上遊側岸坡進行了封閉，為將封閉區內部的壩坡及岸坡雨水、積水等及時排入下遊河道內，以保證擋牆結構的安全，依託工程在橫河向擋牆2上沿高程方向設置了多層排水孔，間排距為2m×1m，最底層排水孔高程同回填體底高程為1410.80m，最頂層排水孔高程位於依託工程消能防衝防護標準對應下遊水位1423.00m附近。

由於河谷較為狹窄，回填量較小，依託工程橫河向擋牆2底部採用了大體積回填，回填體底高程高於正常通行時下遊最高水位為電站機組滿發下遊水位1410.30m，取為1410.80m。電站正常運行時，排水孔可將封閉區內部的壩坡及岸坡雨水、積水等通過自流排水及時排入下遊河道內；洩洪時，下遊尾水水位低於橫河向擋牆2牆頂高程，洩水水流及其能量被阻擋在封閉區外，雖然由於低高程部分排水孔高程低於下遊尾水水位會有水由排水孔倒灌進入封閉區內，但這部分進水水量很少，流速很低，相當於靜水區能量，對封閉區內網噴混凝土護坡安全不會構成威脅。

依託工程的實踐表明，本實用新型所述的布置型式尤其適用於消能區河谷較為狹窄的消能區防護，由於採用較短的橫河向擋牆主動攔截了水流能量，從而節省了封閉區範圍內護岸防護工程量，因此節省工程量尤為顯著。

以上所述的實施例僅用於說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在於使本領域內的技術人員能夠理解本實用新型的內容並據以實施，不能僅以本實施例來限定本實用新型的專利範圍，即凡本實用新型所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本實用新型的專利範圍內。