CN205576867U - 一种局部侧扩式掺气设施 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于泄洪建筑技术领域，具体涉及一种局部侧扩式掺气设施，包括底部掺气坎、突扩侧坎、通气孔和侧墙扭曲面，所述的底部掺气坎位于底板上，底部掺气坎所在断面对应的侧墙上向外侧突扩形成突扩侧坎，突扩侧坎向下游方向以侧墙扭曲面与下游的侧墙过渡相接，突扩侧坎及侧墙扭曲面是侧墙上的一部分；通气孔设置在突扩侧坎的下游两侧侧墙底部，通过侧墙埋管与通气洞相接或直接与大气连通。本实用新型将传统的底部掺气坎改为具有局部侧扩的掺气设施，当高速水流通过掺气设施时，不仅在底板上形成掺气空腔，而且在侧壁也有掺气空腔形成，通气孔既可以为底空腔供气，也可以为侧空腔供气，从而对泄水建筑物的底板和边墙提供全方位的保护。
Description
技术领域
本实用新型属于泄洪建筑技术领域，具体涉及一种局部侧扩式掺气设施。
背景技术
对于高水头的泄洪建筑物，其过流边壁容易发生空化空蚀破坏，工程中通常需要设置掺气设施，以促使水流掺气，防止壁面空蚀破坏的发生。
从20世纪30年代开始，科学界与工程界就开始了对泄洪建筑物空蚀现象及预防空蚀措施的研究；20世纪70~80年代，掺气减蚀技术已研究成熟，开始在大量的工程设计中得到采用，在解决高速水流引发的空蚀破坏问题方面发挥了非常重要的作用。20世纪90年代，掺气减蚀技术得到进一步发展，出现了各种异型掺气设施，如U型坎、V型坎、凸型坎、八字坎、底板下弯式掺气坎等，解决了小底坡掺气难、空腔积水、下游泄槽流态差等难题。但这些掺气设施均着重于泄槽底板的掺气保护问题，对于侧壁的保护并未涉及。近年来，随着二滩泄洪洞、李家峡泄洪洞等高水头泄洪建筑物侧壁空蚀破坏的发生，侧壁的掺气减蚀问题日益受到各方学者的重视。
在二滩泄洪洞修复设计中，提出了侧壁加设贴角的方案对侧壁进行掺气保护。2005年汛期经过426h运行，未发现空蚀破坏，表明改建后的掺气设施对下游边墙起到了很好的保护作用。但是在后期的进一步研究中发现，加设折流贴角容易引起边墙水翅、加重下游冲击波、恶化水流流态等不利现象，特别是在泄槽水深较浅时，影响更大。寻找一种既能给侧壁提供掺气保护、又尽量不影响泄槽流态的掺气设施体型便成了研究的重点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种局部侧扩式掺气设施，它不仅可以给泄槽底板和侧壁提供掺气保护，而且对下游流态影响极小。
为此，本实用新型提供了一种局部侧扩式掺气设施，包括底部掺气坎、突扩侧坎、通气孔和侧墙扭曲面，所述的底部掺气坎位于底板上，底部掺气坎所在断面对应的侧墙上向外侧突扩形成突扩侧坎，突扩侧坎向下游方向以侧墙扭曲面与下游的侧墙过渡相接，突扩侧坎及侧墙扭曲面是侧墙上的一部分；通气孔设置在突扩侧坎的下游两侧侧墙底部，通过侧墙埋管与通气洞相接或直接与大气连通。
所述的底部掺气坎采用常规掺气坎或其它异形掺气坎，异形掺气坎包括U型坎、V型坎、凸型坎、八字坎、底板下弯式掺气坎。
所述的侧墙扭曲面的高度与突扩侧坎相同，长度为突扩侧坎最大突扩宽度的50至80倍。
所述的突扩侧坎与底部掺气坎布置于同一断面，突扩侧坎的竖向高度大于或等于泄槽最大水深，且其顶部突扩宽度较小、底部突扩宽度较大。
所述的掺气设施布置于泄水隧洞，突扩侧坎的高度与隧洞断面直墙高度相同，顶部突扩宽度为0米至0.05米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
所述的掺气设施布置于开敞式溢洪道，突扩侧坎的高度取最大水深的1.0至1.2倍，顶部突扩宽度为0米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
所述的通气孔是矩形或圆形断面的孔，通气孔和侧墙埋管的断面积满足风速不大于60米/秒。
本实用新型提供的这种局部侧扩式掺气设施的有益效果：
1、将传统的底部掺气坎改为具有局部侧扩的掺气设施，当高速水流通过掺气设施时，不仅在底板上形成掺气空腔，而且在侧壁也有掺气空腔形成，通气孔既可以为底空腔供气，也可以为侧空腔供气，从而对泄水建筑物的底板和边墙提供全方位的保护。
2、本实用新型对下游泄槽水流流态几乎没有影响，可以避免在侧壁设置贴角时产生水翅、恶化下游流态的弊端。
3、本实用新型最大突扩宽度仅0.15米至0.2米，侧壁冲击压力小，气体容易与边壁水流掺混而形成掺气水流，从而能够为侧壁提供减蚀保护。
附图说明
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1是局部侧扩式掺气设施的结构示意图；
图2是局部侧扩式掺气设施的纵剖面示意图；
图3是局部侧扩式掺气设施的平面示意图；
图4是局部侧扩式掺气设施掺气坎断面横剖面图；
附图标记说明：1、底部掺气坎； 2、突扩侧坎；3、通气孔； 4、侧墙扭曲面；5、底板；6、侧墙；7、侧墙埋管。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种局部侧扩式掺气设施，结合图1、图2、图3和图4所示，包括底部掺气坎1、突扩侧坎2、通气孔3和侧墙扭曲面4，所述的底部掺气坎1位于底板5上，底部掺气坎1所在断面对应的侧墙6上向外侧突扩形成突扩侧坎2，突扩侧坎2向下游方向以侧墙扭曲面4与下游的侧墙6过渡相接，突扩侧坎2及侧墙扭曲面4是侧墙6上的一部分；通气孔3设置在突扩侧坎2的下游两侧侧墙6底部，通过侧墙埋管7与通气洞相接或直接与大气连通。
高速水流经过掺气设施时，在底部掺气坎1和突扩侧坎2后与底板5和侧墙6脱离，形成空腔并产生负压，由两侧通气孔3及侧空腔顶部将空气吸入，水流与吸入的气体掺混后流向下游，从而达到对底板5和侧墙6的减蚀保护作用，而且由于同时对泄流建筑物底板和侧壁提供掺气保护，对下游泄槽流态影响极小，不会产生水翅等不利流态。
本实施例中，通气孔3是矩形或圆形断面的孔，它设置在突扩侧坎的下游边墙底部，并与通风洞、通风廊道或直接与大气连通，通气孔3和侧墙埋管7的断面积满足风速不大于60米/秒。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上进一步进行说明，本实施例中，底部掺气坎1采用常规掺气坎或其它异形掺气坎，异形掺气坎可以是U型坎、V型坎、凸型坎、八字坎、底板下弯式掺气坎等中的一种，底部掺气坎1的体型参数按规范选取或由模型试验确定。
侧墙扭曲面4的高度与突扩侧坎2相同，长度为突扩侧坎2最大突扩宽度的50至80倍。突扩侧坎2与底部掺气坎1布置于同一断面，突扩侧坎2的竖向高度大于或等于泄槽最大水深，且其顶部突扩宽度较小、底部突扩宽度较大。
本实用新型的特点是将传统的底部掺气坎改为具有局部侧扩的掺气设施，当高速水流通过掺气设施时，不仅在底板上形成掺气空腔，而且在侧壁也有掺气空腔形成，通气孔既可以为底空腔供气，也可以为侧空腔供气，从而对泄水建筑物的底板和边墙提供全方位的保护，而本实施例中对突扩侧坎2以及侧墙扭曲面4的限定，使得这种效果更佳。
下面结合具体的掺气设施的布置点进行进一步限定说明：
实施例3：
当掺气设施布置于泄水隧洞的时候，突扩侧坎2的高度与隧洞断面直墙高度相同，顶部突扩宽度为0米至0.05米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
当掺气设施布置于开敞式溢洪道的时候，突扩侧坎2的高度取最大水深的1.0至1.2倍，顶部突扩宽度为0米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
本实施例与结合偏心铰闸门设计而采用的常规突扩突跌式体型不同，常规突扩突跌坎侧扩宽度一般为0.5m左右，泄放高速水流时虽有侧空腔形成，但侧空腔仅仅是一个给底空腔供气的通道，侧扩水流与侧壁冲击夹角过大，气体难以与边壁水流掺混，因此不能给侧壁提供掺气保护；本实用新型最大突扩宽度仅0.15米至0.2米，侧壁冲击压力小，气体容易与边壁水流掺混而形成掺气水流，从而能够为侧壁提供减蚀保护。
综上所述，本实用新型可以同时对泄流建筑物底板和侧壁提供掺气保护，并且对下游泄槽流态影响极小，不会产生水翅等不利流态。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种局部侧扩式掺气设施，包括底部掺气坎（1）、突扩侧坎（2）、通气孔（3）和侧墙扭曲面（4），其特征在于：所述的底部掺气坎（1）位于底板（5）上，底部掺气坎（1）所在断面对应的侧墙（6）上向外侧突扩形成突扩侧坎（2），突扩侧坎（2）向下游方向以侧墙扭曲面（4）与下游的侧墙（6）过渡相接，突扩侧坎（2）及侧墙扭曲面（4）是侧墙（6）上的一部分；通气孔（3）设置在突扩侧坎（2）的下游两侧侧墙（6）底部，通过侧墙埋管（7）与通气洞相接或直接与大气连通。
2.如权利要求1所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的底部掺气坎（1）采用常规掺气坎或其它异形掺气坎，异形掺气坎包括U型坎、V型坎、凸型坎、八字坎、底板下弯式掺气坎。
3.如权利要求1所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的侧墙扭曲面（4）的高度与突扩侧坎（2）相同，长度为突扩侧坎（2）最大突扩宽度的50至80倍。
4.如权利要求3所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的突扩侧坎（2）与底部掺气坎（1）布置于同一断面，突扩侧坎（2）的竖向高度大于或等于泄槽最大水深，且其顶部突扩宽度较小、底部突扩宽度较大。
5.如权利要求4所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的掺气设施布置于泄水隧洞，突扩侧坎（2）的高度与隧洞断面直墙高度相同，顶部突扩宽度为0米至0.05米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
6.如权利要求4所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的掺气设施布置于开敞式溢洪道，突扩侧坎（2）的高度取最大水深的1.0至1.2倍，顶部突扩宽度为0米，底部突扩宽度为0.15米至0.2米。
7.如权利要求1所述的局部侧扩式掺气设施，其特征在于：所述的通气孔（3）是矩形或圆形断面的孔，通气孔（3）和侧墙埋管（7）的断面积满足风速不大于60米/秒。
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| CN201620242449.3U CN205576867U (zh) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 一种局部侧扩式掺气设施 |
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| CN (1) | CN205576867U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107724348A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-02-23 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 一种泄洪洞缓坡与陡坡连接结构 |
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| CN110273406A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-09-24 | 重庆交通大学 | 一种三维全断面侧扩散掺气坎 |
| CN113322907A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-08-31 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种上下游连通的排水掺气系统 |
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2016
- 2016-03-28 CN CN201620242449.3U patent/CN205576867U/zh active Active
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| CN110273406B (zh) * | 2019-08-12 | 2021-03-30 | 重庆交通大学 | 一种三维全断面侧扩散掺气坎 |
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