CN213296282U - 一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，包括底板和边墙，所述底板和边墙垂直连接组成溢洪道，在底板上设置有三角体消能墩，在三角体消能墩下游侧间隔一定距离于底板上设置有反弧消能坎，且三角体消能墩与反弧消能坎交错布置，在反弧消能坎下游侧的边墙上设置有通气竖井，在通气竖井的底部设置有与溢洪道连通的通气口。本实用新型三角体消能墩及反弧消能坎的设置，增强下泄水体之间的相互作用，对下泄水流连续消能，增大溢洪道自身的消能功率，减轻水流雾化现象，降低溢洪道出口水流流速，减少溢洪道末端消能工及下游防护工程量，通气竖井及通气口的设置，对下泄水流充分掺气，避免溢洪道结构产生空蚀破坏，保证溢洪道的安全运行。

Description

一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构

技术领域

本实用新型涉及一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

在水利水电工程建设中，为宣泄超过水库、电站调蓄能力的洪水或降低库水位，常于坝身或岸边设置溢洪道，以保证大坝结构的安全。对于重力坝，为了方便工程布置，常于下游坝面设置坝身溢洪道，为节省工程量及投资，下游坝面的坝身溢洪道往往较陡，因此下泄水流流速往往较大；对于柔性坝，为保证工程行洪安全，常用大坝一侧设置岸边溢洪道，为适应地形条件的变化、减少溢洪道开挖支护工程量，也会存在高陡溢洪道的现象。水流自高陡溢洪道下泄，当溢洪道消能不够充分，水流流速过大时，会导致水流紊动强烈，并可能导致空蚀破坏、急流冲击波、结构震动、雾化现象严重等问题，设计或施工中不加以注意，有可能导致溢洪道结构水力工作条件恶化，甚至结构破坏。

高陡溢洪道上的高速下泄水流具有巨大的动能，如何将其有效的转化，使上、下游水流以适当的形式相衔接是水利水电工程中重要的问题。工程中，为降低溢洪道水体下泄流速，通常采用台阶溢洪道，即将光滑溢流面设计为台阶状，一方面可增加底板的粗糙度，使水流下泄过程中沿程能力损失增大，减小溢洪道出口的消能压力，另一方面台阶可对底部水流进行一定程度的掺气，减免空蚀破坏，保证溢洪道的安全运行。但现有常规台阶溢洪道(见图2)的台阶7设计主要为一级一台阶随溢洪道高程下降的形式，仅依靠台阶来增加水流能量损耗，但当溢洪道宽度受限而泄量较大导致单宽流量较大时，现有台阶溢洪道在沿程水头损失和消能率方面均很难满足泄洪消能的要求，并且台阶也失去掺气作用，从而导致溢洪道沿程壁面产生空蚀破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，该结构对高速下泄水流进行消能、掺气，降低溢洪道出口水流流速，减少衔接溢洪道的挑流鼻坎或消力池结构尺寸、降低下游河床冲刷深度、减少两岸岸坡支护范围和工程量，对下泄水流进行充分掺气，避免高速水流对溢洪道结构产生空蚀破坏，保证溢洪道的安全运行。

本实用新型的技术方案：一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，包括底板和边墙，所述底板和边墙垂直连接组成溢洪道，在底板上固定连接有三角体消能墩，在三角体消能墩下游侧间隔一定距离于底板上固定有反弧消能坎，且三角体消能墩与反弧消能坎交错布置，对溢洪道下泄水流连续消能，在反弧消能坎下游侧的边墙上设置有通气竖井，在通气竖井的底部设置有与溢洪道连通的通气口，以对下泄水流进行充分掺气。通气竖井及通气口的数量根据需要设置，以保证溢洪道泄槽近壁水体的掺气浓度不低于7％为宜。

进一步，所述三角体消能墩设置有两排或两排以上，每排三角体消能墩的个数不少于3个。

进一步，所述三角体消能墩底面与底板贴合，两侧面与底板相接，三角体消能墩的下游面垂直于底板。

进一步，所述反弧消能坎的顶面为反弧曲面，两侧面与边墙相接，下游面垂直于底板形成跌坎。

进一步，所述所述三角体消能墩以及反弧消能坎的高度均低于溢洪道下泄水流水深。

由于采用上述技术方案，本实用新型的优点在于：本实用新型于溢洪道底板设置了交错布置的三角体消能墩及反弧消能坎，增强下泄水体之间的相互作用，可以对下泄水流连续消能，增大溢洪道泄槽自身的消能功率，降低溢洪道出口水流流速，减轻水流雾化现象、减少衔接溢洪道的挑流鼻坎或消力池结构尺寸、降低下游河床冲刷深度、减少两岸岸坡支护范围和工程量；同时，紧挨着反弧消能坎下游侧的溢洪道边墙上设置有一定数量的通气竖井及通气口，可以对下泄水流进行充分掺气，避免高速水流对溢洪道结构产生空蚀破坏，保证溢洪道的安全运行。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是现有常规台阶溢洪道的结构示意图。

附图标记说明：1-底板；2-边墙；3-三角体消能墩；4-反弧消能坎；5-通气竖井；6-通气口；7-台阶。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的实施例：高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构的结构示意图如图1所示，包括底板1和边墙2，所述底板1和边墙2垂直连接组成溢洪道，在底板1上固定连接有三角体消能墩3，在三角体消能墩3下游侧间隔2m的距离于底板1上固定有反弧消能坎4，且三角体消能墩3与反弧消能坎4交错布置，对溢洪道下泄水流连续消能，在反弧消能坎4下游侧的边墙2上设置有通气竖井5，在通气竖井5的底部设置有与溢洪道连通的通气口6，以对下泄水流进行充分掺气。通气竖井5及通气口6的数量根据需要设置，以保证溢洪道泄槽近壁水体的掺气浓度不低于7％为宜。所述三角体消能墩3设置有两排，每排三角体消能墩3的个数为3个。所述三角体消能墩3底面与底板1贴合，两侧面与底板1相接，三角体消能墩3的下游面垂直于底板1。所述反弧消能坎4的顶面为反弧曲面，两侧面与边墙2相接，下游面垂直于底板1形成跌坎。所述所述三角体消能墩3以及反弧消能坎4的高度均低于溢洪道下泄水流水深。

本实用新型的工作原理及其效果说明：

(1)三角体消能墩3的设置，改变了光滑溢洪道下泄水流的流动形态，底部水流受三角体消能墩的顶托作用，斜向上方下泄，与上部水流相互作用，相邻两个三角体消能墩3侧面间的水体形成一定程度的挤压、碰撞，增加水体自身的相互作用，如此，大大增强了溢洪道泄槽自身的消能功率，降低下泄水流流速。

(2)反弧消能坎4的设置，使下泄水流整体斜向上导向，加强其与上部水流之间的相互作用；同时，自上一排三角体消能墩3下泄的水流会与反弧消能坎4挑起的水流相互作用，进一步加强溢洪道泄槽自身的消能功率，降低下泄水流流速。

(3)三角体消能墩3与反弧消能坎4联合作用，对溢洪道下泄水流连续消能，不断消杀下泄水流能量，增大溢洪道泄槽自身的消能功率，降低溢洪道水流流速，减轻水流雾化现象、减少衔接溢洪道的挑流鼻坎或消力池结构尺寸、降低下游河床冲刷深度、减少两岸岸坡支护范围和工程量，节省工程投资。

(4)反弧消能坎4尾部形成跌坎，并在反弧消能坎4尾部的跌坎与边墙2相接处设置通气竖井5及通气口6，在泄槽底板形成一个稳定的通气空腔，通过合理设置通气竖5井及通气口6的数量，保证下泄水流具有足够的掺气浓度(以保证溢洪道泄槽近壁水体的掺气浓度不低于7％为宜)，避免高速水流对溢洪道结构产生空蚀破坏，保证溢洪道的安全运行。

(5)提高溢洪道自身的消能率及掺气减蚀作用，使溢洪道在限定的宽度内可以适应更大的下泄流量，扩大了溢洪道对下泄流量的适应范围，解决了高陡溢洪道大流量情况下为减小出口水流流速而增大溢洪道宽度导致溢洪道工程量增加的问题。

Claims (5)

1.一种高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，包括底板(1)和边墙(2)，其特征在于：所述底板(1)和边墙(2)垂直连接组成溢洪道，在底板(1)上固定连接有三角体消能墩(3)，在三角体消能墩(3)下游侧间隔一定距离于底板(1)上固定有反弧消能坎(4)，且三角体消能墩(3)与反弧消能坎(4)交错布置，在反弧消能坎(4)下游侧的边墙(2)上设置有通气竖井(5)，在通气竖井(5)的底部设置有与溢洪道连通的通气口(6)。

2.根据权利要求1所述的高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，其特征在于：所述三角体消能墩(3)设置有两排或两排以上，每排三角体消能墩(3)的个数不少于3个。

3.根据权利要求2所述的高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，其特征在于：所述三角体消能墩(3)底面与底板(1)贴合，两侧面与底板(1)相接，三角体消能墩(3)的下游面垂直于底板(1)。

4.根据权利要求1所述的高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，其特征在于：所述反弧消能坎(4)的顶面为反弧曲面，两侧面与边墙(2)相接，下游面垂直于底板(1)形成跌坎。

5.根据权利要求1所述的高陡溢洪道泄槽消能兼掺气结构，其特征在于：所述三角体消能墩(3)以及反弧消能坎(4)的高度均低于溢洪道下泄水流水深。

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