泄水建筑物摻氣設施的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種泄水建筑物摻氣設施，涉及水利水電工程領域，提供一種結構簡單并能夠防止摻氣空腔回水的泄水建筑物摻氣設施。泄水建筑物摻氣設施包括傾斜設置的泄水建筑物底板1，泄水建筑物底板1上設置有摻氣坎2，摻氣坎2的下游方向設置有凸出泄水建筑物底板1的坎后結構5，坎后結構5包括距離摻氣坎2較近的第一斜坡4和距離摻氣坎2較遠的第二斜坡6；第一斜坡4的長度略小于摻氣空腔7長度，使得水流流過摻氣坎2后首先落于第二斜坡6上；第二斜坡6的坡度大于泄水建筑物底板1的坡度且大于0.15。本實用新型適用于小底坡、低Fr數(shù)的泄槽，可解決摻氣空腔回水的問題，具有摻氣效果好、體型簡單和施工方便的特點。
【專利說明】泄水建筑物摻氣設施

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水利水電工程領域，尤其涉及適用于小底坡、低Fr數(shù)泄槽的泄水建筑物摻氣設施。

【背景技術】
[0002]隨著一批大中型水電站的陸續(xù)興建，泄洪的水頭和流量不斷增加，高速水流條件下泄水建筑物的空蝕破壞問題日益突出，如劉家峽、鹽鍋峽、二灘等電站的泄水建筑物都遭受過空蝕破壞。空蝕的發(fā)生，輕則造成斑點麻面，重則形成蜂窩狀甚至大洞，直接影響泄水建筑物的壽命，甚至危及整個建筑物的安全。工程實踐表明，布置摻氣設施促使水流摻氣可以有效地減輕甚至消除空蝕破壞，摻氣減蝕技術已廣泛應用于已建和在建工程，如馮家山、三峽、溪洛渡等電站。摻氣設施通常包括摻氣坎和坎后結構。
[0003]在小底坡和低Fr數(shù)情況下，若摻氣設施體型設計不當，摻氣空腔(摻氣空腔是指挑射水舌與泄水建筑物底板間的空間；挑射水舌是指水流流過摻氣坎后的躍起的水流)容易產(chǎn)生回水，減小有效空腔長度和通氣量，嚴重時還可能封堵進氣通道，使摻氣設施完全失效。例如如圖2、圖3所示為現(xiàn)有技術中的泄水建筑物摻氣設施，包括簡單銜接型式(坎后采用一段較緩斜坡與原底板相接)和下凹銜接型式(坎后一陡一緩兩段斜坡均低于原底板)；簡單銜接型式不能消除空腔回水，下凹銜接型式坎后水面波動明顯、流態(tài)較差。
[0004]為了消除摻氣空腔回水，部分工程對常用的連續(xù)摻氣坎進行了修改，提出幾種異型摻氣坎，如U型坎、V型坎和凹型坎等，將連續(xù)摻氣坎末端的直線型改成平面U型、V型和凹型，利用射流的沖擊作用將回溯水流推向下游，可減弱摻氣空腔回水。異型摻氣坎主要存在兩個問題:(I)異型摻氣坎是在二維摻氣坎基礎上發(fā)展的三維摻氣坎，體型復雜，施工難度較大；(2)異型摻氣坎體型突變處的抗沖磨能力較弱，在高速水流的作用下可能會產(chǎn)生破壞，形成新的空化源，不能發(fā)揮摻氣減蝕的作用。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種結構簡單并能夠防止摻氣空腔回水的泄水建筑物摻氣設施。
[0006]為解決上述問題采用的技術方案是:泄水建筑物摻氣設施包括傾斜設置的泄水建筑物底板，泄水建筑物底板上設置有摻氣坎，流過摻氣坎后躍起的水流與泄水建筑物底板間形成的空腔為摻氣空腔；摻氣坎的下游方向設置有凸出泄水建筑物底板的坎后結構，坎后結構包括距離摻氣坎較近的第一斜坡和距離摻氣坎較遠的第二斜坡；坎后結構長度大于摻氣空腔長度，第一斜坡的長度小于摻氣空腔長度，使得水流流過摻氣坎后首先落于第二斜坡上；第二斜坡的坡度大于泄水建筑物底板的坡度且大于0.15。
[0007]進一步的是:第一斜坡與第二斜坡平滑過渡。
[0008]本實用新型的有益效果是:本實用新型適用于小底坡、低Fr數(shù)的泄槽，可解決摻氣空腔回水的問題，具有摻氣效果好、體型簡單和施工方便的特點。本實用新型摻氣設施彌補了異型摻氣坎結構復雜，施工不便的不足，經(jīng)水力學模型試驗驗證，在各種運行工況時均能消除回水，形成穩(wěn)定空腔，通氣孔風速、通氣量及坎后摻氣濃度滿足設計要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型泄水建筑物摻氣設施結構示意圖；
[0010]圖2是現(xiàn)有技術簡單銜接型式泄水建筑物摻氣設施結構示意圖；
[0011]圖3是現(xiàn)有技術下凹銜接型式泄水建筑物摻氣設施結構示意圖；
[0012]圖中標記為泄水建筑物底板1、摻氣坎2、通氣孔3、第一斜坡4、坎后結構5、第二斜坡6、摻氣空腔7。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0014]如圖1所示，泄水建筑物摻氣設施包括傾斜設置的泄水建筑物底板1，泄水建筑物底板I上設置有摻氣坎2，流過摻氣坎2后躍起的水流與泄水建筑物底板I間形成的空腔為摻氣空腔7 ;摻氣坎2的下游方向設置有凸出泄水建筑物底板I的坎后結構5，坎后結構5包括距離摻氣坎2較近的第一斜坡4和距離摻氣坎2較遠的第二斜坡6 ;坎后結構5長度大于摻氣空腔7長度，第一斜坡4的長度小于摻氣空腔7長度，使得水流流過摻氣坎2后首先落于第二斜坡6上；第二斜坡6的坡度大于泄水建筑物底板I的坡度且大于0.15。
[0015]應避免水流越過摻氣坎2后首先落于第一斜坡4或泄水建筑物底板I上，因為這兩種情況下挑射水舌沖擊區(qū)的坡度較小，不能消除空腔回水。因此坎后結構5長度大于摻氣空腔7長度，第一斜坡4的長度小于摻氣空腔7長度，使得水流流過摻氣坎2后首先落于第二斜坡6上，第二斜坡6坡度較大，能夠消除空腔回水。
[0016]本實用新型相對于簡單結構的摻氣設施具有能達到消除空腔回水和保持流態(tài)穩(wěn)定兩個目的。相對于異性結構的摻氣設施具有結構簡單，便于施工的優(yōu)點。
[0017]第一斜坡4與第二斜坡6若直接相連，則會形成突變，容易發(fā)生沖磨破壞，因此第一斜坡4與第二斜坡6連接處應作倒圓處理，使兩段斜坡平滑過渡。
[0018]實施例:
[0019]如圖1所示一種泄水建筑物摻氣設施包括傾斜設置的泄水建筑物底板1，泄水建筑物底板I上設置有摻氣坎2，摻氣坎2的下游方向設置有凸出泄水建筑物底板I的坎后結構5，坎后結構5包括距離摻氣坎2較近的第一斜坡4和距離摻氣坎2較遠的第二斜坡6，摻氣坎2高度為1.5m，摻氣坎高度與長度之比為1:10。泄水建筑物底板I坡度為0.1039，第一斜坡4坡度為0.04，第二斜坡6坡度為0.2。泄水建筑物摻氣設施還包括通氣孔3，通氣孔3與摻氣空腔7連通將泄水建筑物外部的空氣引入摻氣空腔7。
【權利要求】
1.泄水建筑物摻氣設施，包括傾斜設置的泄水建筑物底板(I)，泄水建筑物底板(I)上設置有摻氣坎(2)，流過摻氣坎(2)后躍起的水流與泄水建筑物底板(I)間形成的空腔為摻氣空腔(7);其特征在于:摻氣坎(2)的下游方向設置有凸出泄水建筑物底板(I)的坎后結構(5)，坎后結構(5)包括距離摻氣坎(2)較近的第一斜坡(4)和距離摻氣坎(2)較遠的第二斜坡(6);坎后結構(5)長度大于摻氣空腔(7)長度，第一斜坡(4)的長度小于摻氣空腔(7)長度，使得水流流過摻氣坎⑵后首先落于第二斜坡(6)上；第二斜坡(6)的坡度大于泄水建筑物底板(I)的坡度且大于0.15。
2.根據(jù)權利要求1所述的泄水建筑物摻氣設施，其特征在于:第一斜坡(4)與第二斜坡(6)平滑過渡。
【文檔編號】E02B8/06GK203977379SQ201420429732
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2014年7月31日
【發(fā)明者】葉茂, 吳憲生, 黃武林, 周鐘, 游湘, 蒙富強, 呂海艷, 王川, 蒲云娟, 黃躍 申請人:中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司