[發(fā)明專利]一種之字型階梯壩及其施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110276093.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113106930B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 喻國良;王銳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02B7/02
• 分類號: E02B7/02;E02B8/06;E02B8/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發(fā)明提供一種之字型階梯壩及其施工方法，包括：上游的水平段為排水進口段，用于平衡下泄水流的能量分布；中游的之字型階梯段包括若干斜角三角型臺階，且若干斜角三角型臺階自上而下交錯排列相互連接構成鋸齒狀橫向坡腳結構，其中上下相鄰兩階鋸齒狀橫向坡腳結構傾斜方向不同；下游的直角型階梯段包括若干直角型臺階，且若干直角型臺階自上而下連續(xù)相接構成一體，用以防止自中游的之字型階梯段下泄的水流發(fā)生歪斜跳躍；水平段、之字型階梯段和所直角型階梯段自上而下連續(xù)相接為整體式的之字型階梯壩。本發(fā)明的結構簡單，施工方便及工程造價低廉，以擴大泄洪建筑結構物對泄洪流量的適應范圍，提高水流沿程的消能效果，保障泄洪系統的安全運行。

技術領域

本發(fā)明涉及水利工程技術領域，具體地，涉及一種可用于溢洪道的建設和泄洪能力不足的舊壩改造的之字型階梯壩及其施工方法。

背景技術

我國的許多大型水利水電工程往往同時存在水頭高、河谷狹窄、下泄流量大的特點，這對泄洪技術提出了很高的要求，筑壩建庫須保證原河道洪水的正常宣泄。泄洪建筑物下泄的水流流速和流量通常很大，往往直接影響到泄洪系統安全運行、工建筑物的安全、兩岸邊坡的穩(wěn)定等。因此需要采取泄洪措施，擴大泄洪建筑物其泄洪流量和流速的適應范圍，提高水流沿程的消能效果。

階梯型結構已被廣泛應用于水利水電工程溢洪道及壩體中，但現有的階梯型結果設計主要為一級一臺階、同一臺階各處同高程的形式，階梯跌坎局部具體形式有“一”字形、“V”形、外凸型等。這些設計形式僅是考慮從階梯局部的變化來增加水流能量損耗，但當泄洪建筑物下泄的水流水頭較高，單寬流量較大時(如單寬流量超過50m³/s)，現有階梯型結構的溢洪道和壩體在沿程水頭損失和消能率方面均很難滿足泄洪消能的要求，并且階梯入口處至下游一定范圍內無法獲得摻氣減蝕保護效果，從而導致對下游河道造成沖刷破壞及沿程壁面的空蝕破壞。為解決上述問題一般采取的技術措施是增加泄洪建筑物數量，但這樣不僅會受到所建水利水電工程的地形地質條件限制，而且還會增加工程量，增加投資。因此，研發(fā)一種新型的階梯壩是十分有必要的。

經檢索，申請?zhí)枮?01610362409.7的中國專利，提供了一種復式連續(xù)階梯溢洪道，該復式連續(xù)階梯溢洪道由溢洪道側墻和溢洪道底板構成，溢洪道底板分為進口段和階梯段，所述進口段是由水平段與一個高程低于水平段，且從水平正投影看頂角朝向溢洪道上游的倒置等腰三角形臺階相接而成，其底邊與溢洪道寬度相等，所述階梯段由至少2級結構相同的復式階梯自上而下連續(xù)相接構成，該復式階梯為一級4階，具體由6個三角形依次按從高到低分4個臺階排布而成。該發(fā)明的主要不足之處有：(1)階梯結構復雜，使得工程造價提高；(2)階梯結構采用三角型堆砌的形式，通過不同頁面的高度差使下泄的水流產生滲氣，但是由于各個不同高度差的臺階仍然平面，滲氣效果效率低；(3)復式連續(xù)階梯采用三角型堆砌的形式，使下泄的水流流量最大、流速最大的位置集中主要在溢洪道中心線處，并且末端沒有平衡水流壓差的設置，容易沖蝕下游的底部以及周圍的結構建筑物。

經檢索，申請?zhí)枮?02010119784.5的中國專利，提供了一種防滲柔性臺階溢洪道及其施工方法，該專利涉及水利技術領域，將原有的土工袋壘砌的直立式邊坡，調整設計為溢洪道斜邊坡和溢洪道邊坡階梯的組合結構，能夠更好引導流水，更加高效的溢洪；CDASS土工袋內的回填土、溢洪道斜邊坡和溢洪道邊坡階梯的成型回填土均為混合有石灰、水泥和土料的膠結土，能夠更好的保證土料的溢洪道的抗沖刷性、抗侵蝕性和邊坡與泄槽的穩(wěn)定性；整個溢洪道的露出部分均進行了防滲處理，有效預防了水流對壩體的侵蝕、滲透和沖刷破壞，保證了壩體及溢洪道的完整性和可靠性；將原有光滑式U型釘更換為具有螺紋結構的T型釘，增加了錨固的效果，該防滲柔性臺階溢洪道施工效率高，使用材料少。該發(fā)明的主要不足之處有：溢洪道邊坡階梯仍為直角型階梯結構，不利于下泄水流滲氣的提前產生。