CN209429068U - 带弧形底板的掺气坎结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带弧形底板的掺气坎结构，属于水利水电工程中的掺气设施技术领域。本实用新型中的掺气坎设置于泄洪洞水流空化数小于0.3段，掺气坎包括掺气挑坎、通气孔、通气竖井及下游连接段，下游连接段包括依次设置的水平底板、圆弧底板及反弧底板，圆弧底板的顶表面为弧形凸面，反弧底板的顶表面为弧形凹面，水平底板的前端连接于掺气挑坎末端，反弧底板的末端连接下游隧洞段。本实用新型针对水流佛汝德数较低的情况，设置圆弧底板衔接泄洪洞原底板，减小水舌落点入射角度，减轻水流回溯程度，保证水舌下部形成稳定空腔，提高掺气坎空腔的稳定性及掺气保护的效果。此外，本实用新型可适应于不同水位情况的条件，适用性更强。

Description

带弧形底板的掺气坎结构

技术领域

本实用新型涉及一种带弧形底板的掺气坎结构，属于水利水电工程中的掺气设施技术领域。

背景技术

随着国家对水电清洁能源的需求，修建大量的高坝，利用水头进行发电。掺气坎是解决泄轰动空蚀破坏最有效的途径。掺气坎是指使气体混掺到水流中的工程措施。目前，掺气坎型式多样，但对于水流佛汝德数较低的情况下，掺气挑坎水舌下部回水常常比较严重，影响了掺气保护的效果。针对水流佛汝德数较低的情况，现有掺气坎技术一般通过以下措施进行处理：1)增加掺气坎坎高和挑角，加大水流挑射长度，延长回水距离，减轻回水程度；2)减小落水处挑流水舌与下游底板的入射角度，一般通过调整底板坡度实现。两种措施的适用性都存在一定的局限性，无法保证不同工况下掺气坎不产生回水，形成稳定空腔。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种带弧形底板的掺气坎结构，适用于水流佛汝德数较低的情况，能提高掺气坎空腔的稳定性及掺气保护的效果。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：带弧形底板的掺气坎结构，掺气坎设置于泄洪洞水流空化数小于0.3段，掺气坎包括掺气挑坎、通气孔、通气竖井及下游连接段，下游连接段包括依次设置的水平底板、圆弧底板及反弧底板，圆弧底板的顶表面为弧形凸面，反弧底板的顶表面为弧形凹面，水平底板的前端连接于掺气挑坎末端，反弧底板的末端连接下游隧洞段，下游隧洞段底板倾角为β，挑流水舌落点至掺气挑坎末端距离为L₀，水平底板的长度c取为(0.4～0.5)L₀，圆弧底板的圆弧半径R₁取为(8～12)L₀，圆弧底板两端形成的圆心角θ₁取为(2.5～3.5)β，反弧底板的圆弧半径R₂取为(0.5～1)L₀，反弧底板两端形成的圆心角θ₂取为(1.5～2.5)β。

进一步的是：水平底板与圆弧底板、圆弧底板与反弧底板、反弧底板与下游隧洞段在连接部位为相切连接。

本实用新型的有益效果是：针对水流佛汝德数较低的情况，设置圆弧底板衔接泄洪洞原底板，减小水舌落点入射角度，减轻水流回溯程度，保证水舌下部形成稳定空腔，提高掺气坎空腔的稳定性及掺气保护的效果。此外，本实用新型可适应于不同水位情况的条件，适用性更强。

附图说明

图1是本实用新型的平面布置示意图。

图2是本实用新型的纵向剖面示意图。

图中部件标记：1-掺气挑坎，2-通气孔，3-通气竖井，4-下游连接段，41-水平底板，42-圆弧底板，43-反弧底板，5-下游隧洞段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型中的掺气坎设置于泄洪洞水流空化数小于0.3段，掺气坎包括掺气挑坎1、通气孔2、通气竖井3及下游连接段4，下游连接段4包括依次设置的水平底板41、圆弧底板42及反弧底板43，圆弧底板42的顶表面为弧形凸面，反弧底板43的顶表面为弧形凹面，水平底板41的前端连接于掺气挑坎1末端，反弧底板43的末端连接下游隧洞段5，下游隧洞段5底板倾角为β，挑流水舌落点至掺气挑坎1末端距离为L₀，水平底板41的长度c取为(0.4～0.5)L₀，圆弧底板42的圆弧半径R₁取为(8～12)L₀，圆弧底板42两端形成的圆心角θ₁取为(2.5～3.5)β，反弧底板43的圆弧半径R₂取为(0.5～1)L₀，反弧底板43两端形成的圆心角θ₂取为(1.5～2.5)β。

其中，掺气挑坎1的作用是形成挑流水舌，使水流与底板脱空，形成空腔便于气体掺入水流中，其挑坎高度h，挑坎长度L，挑坎坡度i，可根据计算初步确定。

通气孔2及通气竖井3是向挑流水舌下部输送气体的通道，其断面宽度a，长度b，该尺寸由保护段掺气总量确定，且通道气流速度不宜大于60m/s。

下游连接段4影响水舌下游水流形态及水舌下部空腔形态，本实用新型设置圆弧底板42，其目的是使掺气坎挑流水舌入射角度尽可能小，减轻水流回溯程度，保证水舌下部形成稳定空腔。

此外，水平底板41与圆弧底板42、圆弧底板42与反弧底板43、反弧底板43与下游隧洞段5在连接部位优选设置为相切连接，可保证水流平顺，避免空蚀破坏。

Claims (2)

1.带弧形底板的掺气坎结构，掺气坎设置于泄洪洞水流空化数小于0.3段，掺气坎包括掺气挑坎(1)、通气孔(2)、通气竖井(3)及下游连接段(4)，其特征在于：下游连接段(4)包括依次设置的水平底板(41)、圆弧底板(42)及反弧底板(43)，圆弧底板(42)的顶表面为弧形凸面，反弧底板(43)的顶表面为弧形凹面，水平底板(41)的前端连接于掺气挑坎(1)末端，反弧底板(43)的末端连接下游隧洞段(5)，下游隧洞段(5)底板倾角为β，挑流水舌落点至掺气挑坎(1)末端距离为L₀，水平底板(41)的长度c取为(0.4～0.5)L₀，圆弧底板(42)的圆弧半径R₁取为(8～12)L₀，圆弧底板(42)两端形成的圆心角θ₁取为(2.5～3.5)β，反弧底板(43)的圆弧半径R₂取为(0.5～1)L₀，反弧底板(43)两端形成的圆心角θ₂取为(1.5～2.5)β。

2.如权利要求1所述的带弧形底板的掺气坎结构，其特征在于：水平底板(41)与圆弧底板(42)、圆弧底板(42)与反弧底板(43)、反弧底板(43)与下游隧洞段(5)在连接部位为相切连接。