[發明專利]一種前置斜尾墩的多通道摻氣設施

有效

• 申請號: 201210161982.3
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN103422476B
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 羅永欽;張紹春;栗國忱;白紹學;楊家衛;楊華;李紅英
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團昆明勘測設計研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明涉及水利水電工程泄水建筑技術領域，具體地說是應用于溢洪道閘墩后的水冠消除及過流面摻氣減蝕保護的引流及摻氣設施。

背景技術

溢洪道是水利水電工程最常見的泄水建筑物，大部分溢洪道由于過流寬度大，中間需要設置閘墩。閘孔水流在閘墩后匯集碰撞后，將產生嚴重的水冠現象，使得溢洪道水流流態惡化，增大邊墻高度及工程投資，因此消除溢洪道閘墩后的水冠是溢洪道水力設計重要內容。對于高水頭水利水電工程，溢洪道閘墩后的水流流速高于20m/s時，常布置摻氣設施以保證高流速區過流面充分摻氣，避免過流面發生空化空蝕。通過摻氣設施形成底空腔的強迫摻氣是目前最常見的一種方式，溢洪道邊墻兩側布置的通氣井則實現氣體的補給功能。對于泄槽較寬的溢洪道而言，基于左右邊墻兩側通氣井補氣的底空腔摻氣可能造成整個斷面摻氣不均勻及充分，可能存在的摻氣盲區使過流面存在空化空蝕隱患，采用兩孔閘門之間設置中隔墻以增加摻氣通道的方法加大了工程投資。如果能將斜尾墩水冠消除功能與摻氣設施聯系起來，設計前置斜尾墩的多通道摻氣設施，以增加氣體補給通道，形成底空腔與斜尾墩墩尾天然空腔互相貫穿的三維立體摻氣空腔，增大空腔內氣體的摻入面積，進一步加強傳統摻氣設施的摻氣保護功能，保證溢洪道的泄洪安全，具有重要的理論價值與工程意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于溢洪道閘墩后的水冠消除及過流面摻氣減蝕保護的前置斜尾墩的多通道摻氣設施。

本發明的技術方案為：前置斜尾墩的多通道摻氣設施主要由布置于溢洪道閘墩后的斜尾墩、摻氣設施組成，斜尾墩在閘墩的尾部，斜尾墩斷面后緊接摻氣設施，斜尾墩與摻氣設施底空腔形成的起始斷面完全重合。

摻氣設施可選用“挑坎+跌坎”、“挑坎+摻氣槽”等組合方式。斜尾墩根據閘墩寬度、水流特征參數構造。

本發明與現有的消除水冠或實現單一摻氣減蝕功能構造體比較，其最大特點及優勢是，通過對構造體形中斜尾墩的創新設計及巧妙布置，避免了水流在斜尾墩上表面逐漸交匯形成淹沒，保證各閘孔下泄水流在摻氣設施前不交匯。斜尾墩的墩尾被布置在摻氣空腔起始位置，各閘孔幾股水流在墩尾一定距離后交匯，交匯點與墩尾斷面兩側形成棱柱形沿水深方向的三維天然摻氣空腔，并與摻氣設施形成的底空腔相貫通，且摻氣設施底空腔、斜尾墩后天然摻氣空腔同時形成。

本發明有效地將水冠消除與過流面摻氣減蝕有機組合起來，產生了流態改善、溢洪道過流面摻氣減蝕同時實現及加強的功能。有效消除閘墩后水冠現象的同時，可增加氣體補給通道，摻氣通道個數=兩側通氣井+斜尾墩個數；形成互相貫通的三維立體摻氣空腔，增大了空腔內氣體的摻入面積，利于水流全斷面摻氣充分、均勻及底部摻氣空腔摻氣，增大水體摻氣量及氣水比，加大摻氣坎后過流面的摻氣濃度，進一步加強摻氣設施摻氣保護功能。同時，前置斜尾墩的多通道摻氣設施可減小兩側通氣井的風速，縮小通氣井凈空面積，利于工程泄水建筑的布置。

本發明具有以下有益效果：

1、設置了本發明所述前置斜尾墩的多通道摻氣設施后，可明顯消除閘墩后水冠，避免水冠不穩定及超過邊墻的惡劣流態，降低溢洪道邊墻高度，降低工程造價。

2、可在斜尾墩后形成底空腔與墩尾天然空腔相互貫穿的三維立體摻氣空腔，增加摻氣設施的進氣通道數量，利于水流縱向及底部摻氣空腔的摻氣，增大空腔內氣體的摻入面積，亦相應增加了水體摻氣量、氣水比及過流面摻氣濃度，利于全斷面摻氣充分及均勻，減小兩側通氣井的風速，更好地實現過流面的摻氣保護作用，避免過流面發生空化空蝕。

附圖說明

圖1是本發明的前置斜尾墩的多通道摻氣設施構造（平面）圖；

圖2是本發明的前置斜尾墩的多通道摻氣設施構造（剖面）圖；

圖3是本發明的斜尾墩結構示意（平面）圖。

圖4是本發明的斜尾墩結構示意（剖面）圖。

圖5是本發明用于大型水利水電工程三孔溢洪道的前置斜尾墩的多通道摻氣設施構造（平面）圖。

圖6是本發明用于大型水利水電工程三孔溢洪道的前置斜尾墩的多通道摻氣設施構造（剖面）圖。????

圖中，1―閘墩，2―邊墻，3―摻氣設施，4―通氣井，5―小挑坎，6―斜尾墩，7―跌坎，8―過流面，9―左右邊墻水面線，10－底部摻氣空腔，11―左摻氣道，12―右摻氣道，13―水股交匯點，14―與底空腔貫穿的墩尾摻氣通道及空腔，15-底空腔輪廓線。

具體實施方式

實施例1：