[實用新型]一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流消能工

有效

• 申請號: 201220155846.9
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202610773U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 董興林;楊開林;李福田;付輝;郭新蕾;王濤;郭永鑫
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

技術領域

本實用新型涉及一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能工，是一種水利工程設施，是一種用于水庫防洪泄水的泄洪洞中的設置。

背景技術

傳統的斜井式泄洪洞，洪水從其進水口通過斜井進入反弧段，再通過平洞的出口挑流坎將水流拋射到下游河內。在高速水流的作用下，反弧段末端的底板極易由于空蝕引起嚴重破壞。例如美國胡佛壩泄洪洞發生的深達3米的空蝕破壞，格林峽壩處泄洪洞深達6米的破壞，還有墨西哥的英菲爾尼羅壩、西班牙的阿爾達阿達比拉壩等處的泄洪洞，以及中國的劉家峽和二灘大壩的泄洪洞都曾發生過類似的破壞。為了防止泄洪洞反弧段末端底板的破壞，通常在反弧段起始處上游斜井的底板上澆注摻氣坎（摻氣槽），并在坎后的邊墻設置通氣孔，防止地板的破壞。然而，由于僅在底板上設置用以防止下游空蝕的摻氣坎和通氣孔，當水流的流速很大時（超過40m/s），摻氣坎的邊墻也可能發生空蝕，破壞摻氣坎和通氣孔，使摻氣坎失去了保護反弧段末端的防蝕作用。例如中國二灘水電站的一號泄洪洞就是由于摻氣挑坎后的側墻出現空蝕，導致下游鋼筋混凝土底板嚴重破壞。

傳統斜井式泄洪洞的另一個問題是由于洞內未能有效消能，泄洪洞出水口水流帶有大量能量，為防止這些能量破壞出水口岸邊，傳統的方式是采用出口挑流坎。這種出口挑流坎都是設在高于下游洪水位以上的高程處，用空中挑流的方式將高速水流拋射到下游河內。這種高速水流拋射會造成嚴重的河床沖刷，同時由于高速水流在空中的摻氣擴散作用，以及從高空降落沖擊河水濺起高大的浪花，同大氣再次摻混彌散形成嚴重的霧化現象，產生特大暴雨，某些泄洪洞泄洪時，由于霧化形成的降雨量竟達1000mm/h，嚴重破壞生態植被，引起山體滑坡和環境惡化。由于出口挑流霧化攜帶泥沙粉塵，還會使高壓變電器短路，導致電力中斷，同時還破壞了岸邊公路。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本實用新型提出了一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能工，對已建成的泄洪洞進行改進，在反弧段起始處底板的摻氣坎上游側壁設置帶有通氣管的側摻氣坎，改造泄洪洞出水口，設置潛水挑流坎，以防止反弧段末端空蝕和減輕出水口的霧化現象，消除對泄洪洞下游的生態破壞。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能工，所述斜井式泄洪洞包括：入水口，所述入水口與斜井連接，所述的斜井與出水洞連接，所述的斜井與出水洞連接的反弧段的起始處的底板上設置帶有通氣管的主摻氣坎，在所述主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的一對分別帶有通氣管的側摻氣坎；所述的出水洞的出口的位置設置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口與所述河道水流的夾角小于90度并沿泄洪水流的方向擴大，形成喇叭形，所述出水洞的出口處底板上設置帶有通氣管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向抬起潛水挑流坎。

本實用新型產生的有益效果是：為了解決反弧段底板上摻氣坎下游空蝕的問題本實用新型在反弧段底板上的摻氣坎上游斜井的兩邊壁設置帶有通氣管的側摻氣坎。由于側摻氣坎消能并用負壓吸允空氣，輸送到下游底板上的摻氣挑坎處，保護其側壁不發生空蝕。本實用新型將泄洪洞出口帶有通氣管的挑流坎設置在洪水位以下的高程，使河道中的水流在高速射流的拖曳下在挑流水舌的下方產生順時針的漩渦流，在其上方產生逆時針的漩渦流，進行紊動剪切作用，提高消能率，減輕對河道的沖刷，避免了傳統挑流坎所濺起巨大的浪花和在高空中彌散水汽，大大減輕了霧化現象。本實用新型在原有泄洪洞的基礎上做兩項改造：一是在主摻氣坎上游設置側摻氣坎，二是改造出水口，將出水口的挑流坎設置在下游河道洪水水位之下。兩項改造對原有洞體基本不做任何改變，洞內澆筑側摻氣坎和洞出口改造在工程上十分容易實現，改進的土方量極小，所以改建成本較低，而防止空蝕和提高消能作用卻十分明顯的。本實用新型最好應用在新建泄洪洞的設計中。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的實施例一所述斜井式泄洪洞的示意圖，是圖2?B-B向視圖；

圖2是本實用新型的實施例一所述斜井式泄洪洞的示意圖，是圖1?A-A向視圖；

圖3是本實用新型的實施例二所述側摻氣坎的示意圖，是圖2中的d點放大圖；

圖4是本實用新型的實施例二所述側摻氣坎的示意圖，是圖3中F-F向視圖；

圖5是本實用新型的實施例三所述的潛水挑流坎的示意圖，是圖2中的C-C向視圖；

圖6是本實用新型的實施例三所述的潛水挑流坎的示意圖，是圖5中的D-D向視圖。