CN218969937U - 一种泄洪设施底掺气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种泄洪设施底掺气结构，其掺气坎的中心形成有水流通道，所述水流通道沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段、衔接段和渐缩段；所述渐扩段的底面和所述衔接段底面的邻接位置设有跌落坎，所述衔接段的底面和所述渐缩段的底面的倾斜角度相同；跌落坎的两侧设有通孔，所述通孔连通设置在所述掺气坎外侧壁面的补气井。本实用新型使水流在掺气坎的水流通道向前运动的过程中，由于横向边界的扩散，使水体能够同时在横向实现扩散，从而减小水流水深，空腔不易产生回水，减少空蚀破坏，增大挑射水流的弗劳德数，最终实现增强掺气效果的目的。

Description

一种泄洪设施底掺气结构

技术领域

本实用新型涉及一种泄洪设施底掺气结构，属于水利水电工程掺气减蚀技术领域。

背景技术

随着水利水电事业的蓬勃发展，越来越多的高坝大库正在兴建或者正处于规划当中。由于水头的不断增大，泄洪流速也急剧增大，泄洪消能的问题日趋突出。随着流速的增大，过流壁面的压强逐渐减小，当水体内部某点位置的压强低于水的饱和蒸汽压时便产生空化泡，空化泡逐渐游移至压强相对较高的地方并在某个瞬间溃灭，当空化泡的溃灭位置邻近过流壁面时，就会对材料产生冲击作用，长期作用下易造成泄流通道壁面的空蚀破坏。

现有技术中，为解决高速水流的空化空蚀问题，一般采用人工强迫掺气的办法对过流壁面形成掺气保护。泄洪洞底部掺气多利用挑坎或跌坎在高速水流底部形成稳定负压空腔，利用负压作用不断从外界大气卷吸空气并源源不断地提供给行进的水流，保证水流掺气。

传统的底掺气技术，通过在泄槽底部一定位置向上逐渐突起并在末端形成跌坎，从而在跌坎末端使水流挑起，挑流水舌跌落底板前将于泄槽底板之间形成掺气空腔，该空腔通过位于跌坎末端两侧壁面的补气井与大气相通，从而实现掺气保护。然而，受两侧边壁影响，挑流水舌的横向扩散受到限制，也就是说常规侧扩散掺气结构对于水舌跌落后的水深以及流速的改变有限，即水流的弗劳德数变化不大，而弗劳德数恰恰是影响水流掺气效果的最为重要的因素之一；对于一些小底坡的泄槽，可能会在坎后空腔产生比较多的回水，从而不利于水流的掺气，严重时甚至发生堵塞空腔进而产生空蚀破坏的不利现象。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种泄洪设施底掺气结构，解决传统掺气技术对于一些小底坡泄水结构存在的掺气效果不佳、空腔易产生回水的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种泄洪设施底掺气结构，包括掺气坎，所述掺气坎的中心形成有水流通道，所述水流通道沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段、衔接段和渐缩段；

所述渐扩段的底面和所述衔接段底面的邻接位置设有跌落坎，所述衔接段的底面和所述渐缩段的底面的倾斜角度相同。

作为泄洪设施底掺气结构优选方案，所述渐扩段的长度L1为8～20m。

作为泄洪设施底掺气结构优选方案，所述跌落坎的高度d为1～4m。

作为泄洪设施底掺气结构优选方案，所述衔接段的长度L2为10～20m。

作为泄洪设施底掺气结构优选方案，所述渐缩段的长度L3为15～30m。

作为泄洪设施底掺气结构优选方案，所述跌落坎的两侧设有通孔，所述通孔连通设置在所述掺气坎外侧壁面的补气井。

本实用新型的掺气坎的中心形成有水流通道，所述水流通道沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段、衔接段和渐缩段；所述渐扩段的底面和所述衔接段底面的邻接位置设有跌落坎，所述衔接段的底面和所述渐缩段的底面的倾斜角度相同。本实用新型使水流在掺气坎的水流通道向前运动的过程中，由于横向边界的扩散，使水体能够同时在横向实现扩散，从而减小水流水深，空腔不易产生回水，减少空蚀破坏，增大挑射水流的弗劳德数，最终实现增强掺气效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的泄洪设施底掺气结构立体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的泄洪设施底掺气结构尺寸关系及特征示意图；

图3为本实用新型实施例提供的泄洪设施底掺气结构剖视示意图。

图中，1、掺气坎；2、水流通道；3、渐扩段；4、衔接段；5、渐缩段；6、跌落坎；7、通孔；8、补气井。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参见图1、图2和图3，本实用新型实施例提供一种泄洪设施底掺气结构，包括掺气坎1，所述掺气坎1的中心形成有水流通道2，所述水流通道2沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段3、衔接段4和渐缩段5；

所述渐扩段3的底面和所述衔接段4底面的邻接位置设有跌落坎6，所述衔接段4的底面和所述渐缩段5的底面的倾斜角度相同。

本实施例中，所述渐扩段3的长度L1为8～20m，所述跌落坎6的高度d为1～4m。

具体的，通过渐扩段3使水流通道2的横向边界扩散，进而使水流在流向跌落坎6的过程中逐渐横向实现扩散，减小水流水深，进而增大挑射水流的弗劳德数，最终实现增强掺气效果的目的。

本实施例中，所述衔接段4的长度L2为10～20m。所述渐缩段5的长度L3为15～30m。

具体的，衔接段4的宽度和渐扩段3的末端宽度相同，渐缩段5的起始端宽度和衔接段4的宽度相同，衔接段4和渐扩段3的设计，使掺气后的水流稳定后平顺的通过渐缩段5流出。

本实施例中，所述跌落坎6的两侧设有通孔7，所述通孔7连通设置在所述掺气坎1外侧壁面的补气井8。

具体的，跌落坎6末端使水流挑起，挑流水舌跌落到衔接段4的底板前形成掺气空腔，掺气空腔通过通孔7连通补气井8，补气井8与大气相通，从而实现掺气保护。

综上所述，本实用新型的掺气坎1的中心形成有水流通道2，所述水流通道2沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段3、衔接段4和渐缩段5；所述渐扩段3的底面和所述衔接段4底面的邻接位置设有跌落坎6，所述衔接段4的底面和所述渐缩段5的底面的倾斜角度相同。通过渐扩段3使水流通道2的横向边界扩散，进而使水流在流向跌落坎6的过程中逐渐横向实现扩散，减小水流水深，进而增大挑射水流的弗劳德数，最终实现增强掺气效果的目的。衔接段4的宽度和渐扩段3的末端宽度相同，渐缩段5的起始端宽度和衔接段4的宽度相同，衔接段4和渐扩段3的设计，使掺气后的水流稳定后通过渐缩段5流出。跌落坎6末端使水流挑起，挑流水舌跌落到衔接段4的底板前形成掺气空腔，掺气空腔通过通孔7连通补气井8，补气井8与大气相通，从而实现掺气保护。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，包括掺气坎(1)，所述掺气坎(1)的中心形成有水流通道(2)，所述水流通道(2)沿水流方向依次设有互相连通的渐扩段(3)、衔接段(4)和渐缩段(5)；

所述渐扩段(3)的底面和所述衔接段(4)底面的邻接位置设有跌落坎(6)，所述衔接段(4)的底面和所述渐缩段(5)的底面的倾斜角度相同。

2.根据权利要求1所述的一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，所述渐扩段(3)的长度L1为8～20m。

3.根据权利要求2所述的一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，所述跌落坎(6)的高度d为1～4m。

4.根据权利要求3所述的一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，所述衔接段(4)的长度L2为10～20m。

5.根据权利要求4所述的一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，所述渐缩段(5)的长度L3为15～30m。

6.根据权利要求1所述的一种泄洪设施底掺气结构，其特征在于，所述跌落坎(6)的两侧设有通孔(7)，所述通孔(7)连通设置在所述掺气坎(1)外侧壁面的补气井(8)。

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