CN211571646U - 一种用于泄流消能洞的补气坎结构 - Google Patents

一种用于泄流消能洞的补气坎结构 Download PDF

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杨家修
杜帅群
郑雪玉
李晓彬
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Abstract

本发明公开了一种用于泄流消能洞的补气坎结构,包括洞体洞体内壁表面设置有挑坎,挑坎下游侧面是与洞体内壁表面垂直相交的立面,挑坎以内埋设有若干条补气管,补气管的一端与挑坎下游侧面连通,补气管的另一端通过通气管与外界环境连通。采用本发明的技术方案,外界环境中的气流经过通气管流入设置在挑坎内部的补气管,通过补气管为泄流消能洞内的水流补气,避免了出现掺气盲区,同时在挑坎下游形成气垫,加剧水流掺混,消解部分能量,进而可以减轻过流表面的空蚀破坏,降低过流流速,保护泄洪洞,且多个补气管并联连接之后再与一条通气管连通,减少了管材数量,降低了成本,同时提高了泄洪洞整体的结构稳定性和使用寿命。

Description

一种用于泄流消能洞的补气坎结构
技术领域
本实用新型具体涉及水利水电工程中流道泄洪消能技术领域,尤其涉及一种用于泄流消能洞的补气坎结构。
背景技术
作为水利水电工程中所设置的流道,除应满足泄洪能力以外,还应保证在运行期间泄洪建筑物的安全,与原河道水流良好衔接以及能充分发挥应有的消能效果,以避免下泄水流对下游河床和岸坡造成冲刷破坏。目前,在水利水电工程泄洪系统中,泄流消能洞是一种最为常见的泄水建筑物,它是高速泄水的主要通道。随着高坝工程的迅速发展,大泄量的水利水电工程日益增多,泄流消能洞规模也越来越大,泄流消能洞的口径也随之增加,部分工程的泄洪洞口径已超过50m量级,在高速水流作用下,常规的传统掺气坎结构很难给这类超大口径泄流消能洞的高速水流掺气,高速水流掺气不充分时,泄槽结构极易发生空化空蚀破坏,从而导致整个泄洪工程的毁坏,造成巨大的经济损失,也威胁工程的安全。高速水流掺气可以减轻过流表面的空蚀破坏,所以超大口径泄流消能洞掺气盲区是泄流消能洞发生空化空蚀破坏的薄弱部位。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种用于泄流消能洞的补气坎结构。
本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。
本实用新型提供了一种用于泄流消能洞的补气坎结构,包括洞体,所述洞体内壁表面设置有挑坎,所述挑坎下游侧面是与所述洞体内壁表面垂直相交的立面,所述挑坎以内埋设有若干条补气管,所述补气管的一端与所述挑坎下游侧面连通,所述补气管的另一端通过通气管与外界环境连通。
所述补气管的直径大于φ100mm。
设单个通气管所连通的补气管的数量为n,n为自然数,则所述通气管的直径是所述补气管直径的n倍。
所述挑坎上游顶面是与所述洞体内壁表面相交为斜面,该斜面与洞底面之间的夹角大于1°。
所述洞体横断面是明渠断面、城门洞形断面、圆形、马蹄形中的一种。
所述挑坎数量为多个,在泄流消能洞沿程分布,且主要布置于隧洞断面改变、洞线变化等引起流线突变容易发生空化空蚀的位置。
本实用新型的有益效果在于:采用本实用新型的技术方案,通气管与外界环境大气连通,外界环境中的气流经过通气管流入设置在挑坎内部的补气管,通过补气管为泄流消能洞内的水流补气,避免了出现掺气盲区,进而可以减轻过流表面的空蚀破坏,保护泄流洞,且多个补气管并联连接之后再通过一条通气管与外界环境大气连通,节省了管材消耗,降低了成本,同时,由于管材数量的减少,无需在挑坎内开设大量通孔,进而提高了挑坎的结构稳定性,避免出现塌陷等问题,进而提高了泄流洞整体的结构稳定性和使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型沿洞体纵向断面剖切的结构示意图;
图2是本实用新型图1挑坎部分的局部放大图;
图3是本实用新型沿洞体横向断面剖切的结构示意图。
图中:1-洞体,2-补气管,3-通气管,11-挑坎。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
本实用新型的一种用于泄流消能洞的补气坎结构,如图1、图2和图3所示,包括洞体1,所述洞体1内壁表面设置有挑坎11,所述挑坎11下游侧面是与所述洞体1内壁表面垂直相交的立面,所述挑坎11以内埋设有若干条补气管2,所述补气管2的一端与所述挑坎11下游侧面连通,所述补气管2的另一端通过通气管3与外界环境连通。
采用本实用新型的技术方案,通气管与外界环境大气连通,外界环境中的气流经过通气管流入设置在挑坎内部的补气管,通过补气管为泄流消能洞内的水流补气,避免了出现掺气盲区,进而可以减轻过流表面的空蚀破坏,保护泄流洞,且多个补气管并联连接之后再通过一条通气管与外界环境大气连通,节省了管材消耗,降低了成本,同时,由于管材数量的减少,无需在挑坎内开设大量通孔,进而提高了挑坎的结构稳定性,避免出现塌陷等问题,进而提高了泄流洞整体的结构稳定性和使用寿命。
进一步地,优选补气管2的直径大于φ100mm。设单个通气管3所连通的补气管2的数量为n,n为自然数,则所述通气管3的直径是所述补气管2直径的n倍。
进一步地,挑坎11上游顶面是与所述洞体1内壁表面相交为斜面,该斜面与洞底面之间的夹角大于1°,主要通过水力数值计算或者模型试验确定。洞体1横断面是明渠断面、城门洞形断面、圆形、马蹄形中的一种。
此外,挑坎11数量为多个,在泄流消能洞沿程分布,且主要布置于隧洞断面改变、洞线变化等引起流线突变容易发生空化空蚀的位置。优选挑坎11的长度及高度通过水力数值计算或者模型试验确定。

Claims (6)

1.一种用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:包括洞体(1),所述洞体(1)内壁表面设置有挑坎(11),所述挑坎(11)下游侧面是与所述洞体(1)内壁表面垂直相交的立面,所述挑坎(11)以内埋设有若干条补气管(2),所述补气管(2)的一端与所述挑坎(11)下游侧面连通,所述补气管(2)的另一端通过通气管(3)与外界环境连通。
2.根据权利要求1所述的用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:所述补气管(2)的直径大于φ100mm。
3.根据权利要求1所述的用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:设单个通气管(3)所连通的补气管(2)的数量为n,n为自然数,则所述通气管(3)的直径是所述补气管(2)直径的n倍。
4.根据权利要求1所述的用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:所述挑坎(11)顶面是与所述洞体(1)内壁表面相交的斜面。
5.根据权利要求1所述的用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:所述洞体(1)横断面是明渠断面、城门洞形断面、圆形、马蹄形中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于泄流消能洞的补气坎结构,其特征在于:所述挑坎(11)数量为多个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113174911A (zh) * 2021-05-07 2021-07-27 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 一种提高水平旋流消能率的旋流洞结构

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