CN112854145A - 平板门后的水流掺气结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板门后的水流掺气结构，属于水电水利工程中的平板闸门流道结构设计技术领域。本发明在闸门槽的下游侧紧邻闸门槽设置有平坡段流道，并对平坡段流道的断面尺寸作了合理设计，确保闸门后为无压明流，避免门槽空蚀破坏，在平坡段流道的侧壁设置有第一掺气孔来掺气，避免侧壁空蚀破坏，平坡段流道的下游末端设置有跌坎突扩结构与下游流道衔接，跌坎设第二掺气孔掺气，避免跌坎下游流道底板空蚀破坏。本发明解决了平板闸门局开，闸门后为无压明流空蚀破坏的问题，平板闸门可根据工程需要全开或局开，适应泄放流量变化的要求；同时解决了有压接无压隧洞突跌突扩结构破坏的问题。

Description

平板门后的水流掺气结构

技术领域

本发明涉及一种平板门后的水流掺气结构，属于水电水利工程中的平板闸门流道结构设计技术领域。

背景技术

水电站工程中，平板闸门广泛应用于引水隧洞、泄洪洞、溢洪道建筑物控制水流。工程实践中，当平板闸门后为无压明流，高速水流经过门槽时，由于门槽内初生空化数较大，极易产生空蚀破坏。参考图1和图2，目前一般采用平板闸门后孔口顶部压坡在闸门后形成有压流，以避免空蚀破坏。但实际运行时，采用平板闸门后孔口顶部压坡在闸门后形成有压流，只有在闸门全开时工况时行之有效，闸门局开工况，闸门后仍为无压明流，空蚀破坏难以避免。另外，在一些有压接无压隧洞工程，采用突扩突跌结构，实际运行中均有破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种平板门后的水流掺气结构，闸门在全开工况和局开工况时，均能有效避免空蚀破坏。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：平板门后的水流掺气结构，包括导流通道,导流通道内设置有用于安装平面闸门的闸门槽,闸门槽的上游侧孔口尺寸设定为宽度b、高度h,闸门槽在导流通道的长度方向上的尺寸设定为长度a1，闸门槽的单边宽度设定为b1，闸门槽的下游侧紧邻闸门槽设置有平坡段流道，平坡段流道在导流通道的长度方向上的尺寸设定为长度a2，长度a2为孔口宽度b的0.3～0.5倍,平坡段流道的宽度设定为b2,宽度b2为孔口宽度b的1.1～1.15倍,且小于b+2×b1；平坡段流道的高度设定为h1,高度h1大于1.25×h；平坡段流道的侧壁设置有第一掺气孔；平坡段流道的下游末端设置有跌坎；跌坎的下游流道紧邻跌坎设置有流道渐变段，流道宽度由b2扩大至下游流道宽度b3。

进一步地是：跌坎的下游流道底板设置有纵坡i，在导流通道上游侧指向下游侧的方向上，下游流道的底板高程逐渐降低。

进一步地是：跌坎设有第二掺气孔。

本发明的有益效果是：在闸门槽的下游侧紧邻闸门槽设置有平坡段流道，并对平坡段流道的断面尺寸作了合理设计，确保闸门后为无压明流，避免门槽空蚀破坏，在平坡段流道的侧壁设置有第一掺气孔来掺气，避免侧壁空蚀破坏，平坡段流道的下游末端设置有跌坎突扩结构与下游流道衔接，跌坎设第二掺气孔掺气，避免跌坎下游流道底板空蚀破坏。本发明解决了平板闸门局开，闸门后为无压明流空蚀破坏的问题，平板闸门可根据工程需要全开或局开，适应泄放流量变化的要求；同时解决了有压接无压隧洞突跌突扩结构破坏的问题。

附图说明

图1是现有技术的纵剖面布置结构示意图。

图2是现有技术的平面布置结构示意图。

图3是本发明的纵剖面布置结构示意图。

图4是本发明的平面布置结构示意图。

图中零部件标记：1-导流通道，2-闸门槽，3-平坡段流道，4-第一掺气孔，5-跌坎，6-流道渐变段，7-第二掺气孔，8-上游有压流段，9-门后有压流段，10-下游无压明流段。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图3和图4所示，本发明包括导流通道1,导流通道1内设置有用于安装平面闸门的闸门槽2,闸门槽2的上游侧孔口尺寸设定为宽度b、高度h,闸门槽2在导流通道1的长度方向上的尺寸设定为长度a1，闸门槽2的单边宽度设定为b1，闸门槽2的下游侧紧邻闸门槽2设置有平坡段流道3，平坡段流道3在导流通道1的长度方向上的尺寸设定为长度a2，长度a2为孔口宽度b的0.3～0.5倍,平坡段流道3的宽度设定为b2,宽度b2为孔口宽度b的1.1～1.15倍,且小于b+2×b1；平坡段流道3的高度设定为h1,高度h1大于1.25×h；平坡段流道3的侧壁设置有第一掺气孔4；平坡段流道3的下游末端设置有跌坎5；跌坎5的下游流道紧邻跌坎5设置有流道渐变段6，流道宽度由b2扩大至下游流道宽度b3。跌坎5的高度设定为h2；流道渐变段6在导流通道1的长度方向上的尺寸设定为长度a3。

优选地，跌坎5的下游流道底板设置有纵坡i，在导流通道1上游侧指向下游侧的方向上，下游流道的底板高程逐渐降低。跌坎5设有第二掺气孔7。

本发明的设计原理为：平坡段流道3的高度h1大于1.25×h，可确保闸门后为无压明流；

平坡段流道3的长度a2为孔口宽度b的0.3～0.5倍，可避免门槽突扩与门后跌坎叠加效应；

平坡段流道3的宽度b2适当扩大，为孔口宽度b的1.1～1.15倍，可避免水流撞击门槽下游侧，避免门槽内形成漩涡，同时适应水流掺气体积扩大；门后平坡段侧壁设置第一掺气孔4掺气，避免侧壁空蚀破坏；

跌坎突扩结构与下游流道衔接，跌坎5设第二掺气孔7掺气，避免跌坎下游流道底板空蚀破坏。

Claims (3)

1.平板门后的水流掺气结构，包括导流通道(1),导流通道(1)内设置有用于安装平面闸门的闸门槽(2),闸门槽(2)的上游侧孔口尺寸设定为宽度b、高度h,闸门槽(2)在导流通道(1)的长度方向上的尺寸设定为长度a1，闸门槽(2)的单边宽度设定为b1，其特征在于：闸门槽(2)的下游侧紧邻闸门槽(2)设置有平坡段流道(3)，平坡段流道(3)在导流通道(1)的长度方向上的尺寸设定为长度a2，长度a2为孔口宽度b的0.3～0.5倍,平坡段流道(3)的宽度设定为b2,宽度b2为孔口宽度b的1.1～1.15倍,且小于b+2×b1；平坡段流道(3)的高度设定为h1,高度h1大于1.25×h；平坡段流道(3)的侧壁设置有第一掺气孔(4)；平坡段流道(3)的下游末端设置有跌坎(5)；跌坎(5)的下游流道紧邻跌坎(5)设置有流道渐变段(6)，流道宽度由b2扩大至下游流道宽度b3。

2.如权利要求1所述的平板门后的水流掺气结构，其特征在于：跌坎(5)的下游流道底板设置有纵坡i，在导流通道(1)上游侧指向下游侧的方向上，下游流道的底板高程逐渐降低。

3.如权利要求1或2所述的平板门后的水流掺气结构，其特征在于：跌坎(5)设有第二掺气孔(7)。

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