一種輸水系統組合式出水口結構的制作方法

本實用新型涉及水利水電工程、水運交通工程。尤其是一種輸水系統組合式出水口結構，主要適用于高水頭船閘輸水系統出水口位置的布局。

背景技術：

通航建筑物的發展已有2000年的歷史，目前全世界已建船閘近4000座。我國船閘建設的歷史十分悠久，至今已建成船閘近800座，約占全世界船閘總數的20％。船閘輸水系統出水口位置布置及型式選擇是否合適，是保證船閘輸水系統出水效果及船舶在引航道內停泊條件的關鍵因素。按照我國交通行業現行規范，輸水系統出水口布置要求一定的淹沒水深和擴大出口斷面面積，避免產生不良流態，以滿足船舶在引航道的停泊條件。因此，型式選擇可根據工程所處位置因地制宜。

近年來，隨著西部大開發戰略的實施，我國內河航運事業得到迅猛發展，除了已建的世界上規模最大、水頭最高、技術難度最復雜的長江三峽雙線連續五級船閘之外，還有一批大型船閘相繼開工建設。這些船閘工程地處高山峽谷，設計水頭越來越高，新建的超過20m水頭的船閘有：世界上內河航運樞紐規模最大的西江長洲三、四線船閘，紅水河大化船閘、樂灘船閘、桂江巴江口船閘、桂平二線船閘、長沙雙線船閘，嘉陵江草街船閘，引江濟漢通航船閘，蕪申運河楊家灣船閘等；目前正在建設的超過30m設計水頭的船閘有：大藤峽船閘、烏江銀盤船閘、大渡河安谷船閘等。這些船閘建設位于不同河流流域，水頭超高，技術指標早已超過現行規范規定，單純按照規范套用選型已不能適應船閘建設要求，對于水頭高、樞紐布置局促的水電站，通航建筑物輸水系統出水口布置，有必要突破常規，研究創新性成果，以滿足高水頭船閘出水口布置合理及高效安全運行。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種輸水系統組合式出水口結構，旨在解決高水頭船閘輸水系統出水口位置布局、型式選擇、空間利用、出水流態、停泊條件等技術問題。

本實用新型所采用的技術方案是：輸水系統組合式出水口結構，該輸水系統具有兩個順水流方向布置的混凝土導航墻，所述混凝土導航墻包括導航墻底板和梯形空腔導航墻,所述導航墻底板內設有輸水廊道，其特征在于，垂直于水流方向設置與輸水廊道連通的格柵消能出水箱體，所述格柵消能出水箱體的頂部開設兩組等距的格柵式出水口，一組格柵式出水口設在兩個混凝土導航墻的中間，另一組格柵式出水口設在河床側；近河床側的梯形空腔導航墻的立墻上開有城門洞形出水孔并設置立柱式分流墩。

在格柵消能出水箱體內部，該出水箱體與遠離河床側的輸水廊道的連接處設有弧形分流墩，該出水箱體與近河床側的輸水廊道的連接處設有T形分流墩，所述弧形分流墩和T形分流墩均布置在導航墻底板上。

在格柵消能出水箱體內部，由遠離河床至接近河床依次設有不同高度的消力檻Ⅰ、消力檻Ⅱ和消力檻Ⅲ，三個消力檻均布置在導航墻底板內，消力檻Ⅰ和消力檻Ⅱ位于兩個混凝土導航墻中間，消力檻Ⅲ位于河床側。

所述消力檻Ⅰ的高度為0.5m，消力檻Ⅱ的高度為1.5m，消力檻Ⅲ的高度為0.75m。

本實用新型輸水系統組合式出水口結構的施工方法，包括以下步驟：

1、進行導航墻底板的基礎開挖，并澆筑導航墻底板；

2、立模澆筑輸水廊道周邊混凝土，并采用R＝2.2m和R＝4.4m的圓弧過渡連接將要澆筑的格柵消能出水箱體；

3、立模澆筑格柵消能出水箱體；

4、立模澆筑設在格柵消能出水箱體內的弧形分流墩和丁字形分流墩；

5、立模澆筑設在格柵消能出水箱體內的消力檻Ⅰ、消力檻Ⅱ和消力檻Ⅲ，其中消力檻Ⅰ高度為0.5m，消力檻Ⅱ高度為1.5m，消力檻Ⅲ高度為0.75m；

6、立模澆筑梯形空腔導航墻的下部混凝土，立模澆筑城門洞形出水口和立柱式分流墩，立模澆筑梯形空腔導航墻上部混凝土，直至閘墩頂部。

本實用新型的有益效果是：1)根據船閘輸水系統出水口水力學條件及引航道靜水域要求，出水口采用結構底板及混凝土墻體結構組合布置方式，在底板內布置格柵消能出水箱體通過弧形與輸水主廊道銜接，在箱體頂部設置多孔格柵消能，在箱體內設置不同高度的混凝土消力檻消能；2)利用梯形空腔導航墻立墻設置城門洞形出水孔口及立柱式分流墩，輸水廊道的水體從格柵消能出水箱體出流后，一部分水體流向下游引航道內，另一部分水體迅速分流進入河床側，經過多次分流消能，船閘出口的水流趨于平緩，優化了引航道內的水力學條件；3)組合式出水口結構利用了閘室底板及導航墻結構空間，節省了結構段長度、降低了工程造價、加快了施工進度；4)高速水流經格柵消能出水箱體格柵梁及消力檻消能后下泄，輔以導航墻城門洞形出水孔口分流，經水工模型試驗驗證，出水口泄流順暢、無危害性氣泡產生、水流流態良好，對解決高水頭船閘輸水系統出水口結構選型、優化船舶在引航道內的水力學條件，本發明效益明顯。

附圖說明

圖1是本實用新型的平面圖。

圖2是圖1的Ⅰ－Ⅰ剖面圖。

圖3是圖1中T形分流墩的放大圖。

圖4是圖1中立柱式分流墩的放大圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例輸水系統組合式出水口結構，具有兩個順水流方向布置的混凝土導航墻，所述混凝土導航墻為梯形空腔結構，一個導航墻位于河床側，另一個導航墻遠離河床側，對稱布置。每個導航墻包括導航墻底板9和梯形空腔導航墻8(下游端部封閉)，本例兩個導航墻底板9內均設有輸水廊道1，同時在垂直于水流方向設置格柵消能出水箱體2并與輸水廊道1相連通。在格柵消能出水箱體2的頂部開設兩組等距的格柵式出水口2－1，一組格柵式出水口2－1設在兩個混凝土導航墻的中間，另一組格柵式出水口2－1設在河床12側，采用格柵式出水口出水一方面可以分配輸水廊道1內水流的出流量，另一方面起到了消能作用。

如圖1、圖2、圖4所示，在近河床12側的梯形空腔導航墻8的立墻上開有城門洞形出水孔10并設置立柱式分流墩11，可使來水的一部分水體流向下游引航道內，另一部分水體迅速分流進入河床側，同時又對水體進行了二次消能。

為使進入格柵消能出水箱體2內的水流均勻分配，在格柵消能出水箱體2內部，遠離河床12一側的輸水廊道1與出水箱體的拐角處設置弧形分流墩3，近河床12一側的輸水廊道1與出水箱體的連接處設置T形分流墩4，所述弧形分流墩3和T形分流墩4均布置在導航墻底板9上，如圖1、圖3所示。

為使進入到格柵消能出水箱體2內的水體快速消能，由遠離河床12至接近河床依次在導航墻底板9內設置不同高度的消力檻Ⅰ5(高度0.5m)、消力檻Ⅱ6(高度1.5m)和消力檻Ⅲ7(高度0.75m)，其中消力檻Ⅰ和消力檻Ⅱ位于兩個混凝土導航墻中間，消力檻Ⅲ位于河床側。

本實用新型上述組合式出水口結構布置，通過不同型式的分流墩導流分流、不同高度的消力檻消能后從格柵式出水口出流，再經過城門洞形出水口及立柱式分流墩進行二次分流消能后泄入河床，使高速水流的水體能量大大降低，從而避免了引航道內不良流態的產生。

本實用新型實施例的施工方法包括以下步驟：

1、進行導航墻底板9的基礎開挖，并澆筑導航墻底板9；

2、立模澆筑輸水廊道1周邊混凝土，并采用R＝2.2m和R＝4.4m的圓弧過渡連接將要澆筑的格柵消能出水箱體2；

3、立模澆筑格柵消能出水箱體2；

4、立模澆筑設在格柵消能出水箱體2內的弧形分流墩3和丁字形分流墩4；

5、立模澆筑設在格柵消能出水箱體2內的消力檻Ⅰ5、消力檻Ⅱ6和消力檻Ⅲ7，其中消力檻Ⅰ5高度為0.5m，消力檻Ⅱ6高度為1.5m，消力檻Ⅲ7高度為0.75m；

6、立模澆筑梯形空腔導航墻8的下部混凝土，立模澆筑城門洞形出水口10和立柱式分流墩11，立模澆筑梯形空腔導航墻8上部混凝土，直至閘墩頂部。