[發明專利]泄洪建筑物摻氣結構

在審

• 申請號: 201510662364.0
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105155486A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 游湘;張東
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 許澤偉

技術領域

本發明涉及一種摻氣結構，尤其是一種泄洪建筑物摻氣結構。

背景技術

近幾年來，結合二灘工程單寬流量大，洞內流速高的水流特點，研究了加強邊墻摻氣減蝕保護的工程措施，發現在泄洪建筑物的邊墻上設置折流摻氣坎可以大大提高邊墻近壁水流的摻氣濃度。二灘1#泄洪洞反弧末端采用側面水流摻氣技術后邊墻沒有發生空蝕破壞，說明側面水流摻氣對邊墻具有較好的減蝕保護作用。然而，模型試驗表明：設置側壁折流摻氣坎確實會降低坎下游底板中心的摻氣濃度，在較高水位運行時，這種現象尤為明顯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠在不影響底部水流摻氣效果的前提下促使側面水流摻氣的泄洪建筑物摻氣結構。

本發明解決其技術問題所采用的泄洪建筑物摻氣結構，包括邊墻、底板和通氣井，所述邊墻上設置有折流摻氣結構，所述通氣井與折流摻氣結構相對應；所述底板上設置有摻氣坎，所述摻氣坎與通氣井相對應，以水流方向為參考，在寬度方向上，摻氣坎的頂面分為三段，分別是位于中部的中間凸面和位于兩側的兩個緩坡升壓面，所述緩坡升壓面由邊緣向中間逐漸升高并最終與中間凸面平滑連接。

進一步的是，兩個緩坡升壓面對稱設置，中間凸面與兩個緩坡升壓面的寬度比為1～3:1:1。

進一步的是，在水流方向上，兩個緩坡升壓面的坡度均小于中間凸面的坡度。

進一步的是，在水流方向上，兩個緩坡升壓面的最小坡度均為i₂；中間凸面的坡度為i₁，i₁/i₂＝1.5～3。

進一步的是，所述底板上設置有挑坎，挑坎的上游高于下游處，所述摻氣坎的末端與挑坎上游處的末端平齊。

進一步的是，摻氣坎的末端與折流摻氣結構的末端平齊。

進一步的是，所述通氣連通至挑坎的高低交界處。

本發明的有益效果是：利用射流沖擊原理，適當增大底部摻氣坎中間部分末端高度及底層水流挑射角度，兩側以緩坡升壓面逐漸降低，形成中間長度最大，兩邊適度對稱縮短底部摻氣空腔。通過入水位置和底部水流與底板交匯角度的小幅變化，不僅有效抑制底空腔內回水壅堵，并可迅速排泄兩側空腔區裂散水滴積水。在不影響側面水流摻氣的條件下保持底空腔形態穩定和通氣順暢，從而加強了對整個過流面的摻氣減蝕保護。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是摻氣坎的正視圖；

圖3是摻氣坎的側視圖；

圖4是摻氣坎的俯視圖；

圖5是某泄洪洞的局部示意圖；

圖中零部件、部位及編號：邊墻1、底板2、通氣井3、折流摻氣結構4、摻氣坎5、挑坎6、中間凸面51、緩坡升壓面52。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，圖1中由左至右為水流方向，圖2是朝向來水方向的視圖；本發明包括邊墻1、底板2和通氣井3，所述邊墻1上設置有折流摻氣結構4，所述通氣井3與折流摻氣結構4相對應；所述底板2上設置有摻氣坎5，所述摻氣坎5與通氣井3相對應，以水流方向為參考，在寬度方向上，摻氣坎5的頂面分為三段，如圖2所示，分別是位于中部的中間凸面51和位于兩側的兩個緩坡升壓面52，所述緩坡升壓面52由邊緣向中間逐漸升高并最終與中間凸面51平滑連接。本摻氣結構運用于泄洪建筑中，例如泄洪洞。邊墻1上的折流摻氣結構4和底板2上的摻氣坎5共同實現水流表面良好的三維摻氣效果。在泄洪排水過程中，水流速較快，依據伯努利原理，通過邊墻側水流表面的紊動分散和底部水流的漩滾，折流摻氣結構4和摻氣坎5處會從通氣井3吸入大量空氣，從而實現摻氣減蝕的目的。本摻氣結構的摻氣坎5具有自身特點，其利用水流射流沖擊原理，通過提高摻氣坎5中部的高度及底層水流挑射角度，摻氣坎5兩側高度的逐漸降低，使水舌挑射后形成的摻氣空腔底部中間長度最長，兩邊適度對稱縮短，不僅有效抑制底空腔內回水壅堵，還可迅速排泄兩側空腔區裂散水滴積水，保持了底空腔形態穩定和通氣順暢，從而保證了在側面水流摻氣條件下底坎下游底板水流的摻氣效果。