技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利水電工程泄水建筑技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是應(yīng)用于溢洪道閘墩后的水冠消除及過流面摻氣減蝕保護(hù)的引流及摻氣設(shè)施。

背景技術(shù)

溢洪道是水利水電工程最常見的泄水建筑物，大部分溢洪道由于過流寬度大，中間需要設(shè)置閘墩。閘孔水流在閘墩后匯集碰撞后，將產(chǎn)生嚴(yán)重的水冠現(xiàn)象，使得溢洪道水流流態(tài)惡化，增大邊墻高度及工程投資，因此消除溢洪道閘墩后的水冠是溢洪道水力設(shè)計(jì)重要內(nèi)容。對(duì)于高水頭水利水電工程，溢洪道閘墩后的水流流速高于20m/s時(shí)，常布置摻氣設(shè)施以保證高流速區(qū)過流面充分摻氣，避免過流面發(fā)生空化空蝕。通過摻氣設(shè)施形成底空腔的強(qiáng)迫摻氣是目前最常見的一種方式，溢洪道邊墻兩側(cè)布置的通氣井則實(shí)現(xiàn)氣體的補(bǔ)給功能。對(duì)于泄槽較寬的溢洪道而言，基于左右邊墻兩側(cè)通氣井補(bǔ)氣的底空腔摻氣可能造成整個(gè)斷面摻氣不均勻及充分，可能存在的摻氣盲區(qū)使過流面存在空化空蝕隱患，采用兩孔閘門之間設(shè)置中隔墻以增加摻氣通道的方法加大了工程投資。如果能將斜尾墩水冠消除功能與摻氣設(shè)施聯(lián)系起來，設(shè)計(jì)前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施，以增加氣體補(bǔ)給通道，形成底空腔與斜尾墩墩尾天然空腔互相貫穿的三維立體摻氣空腔，增大空腔內(nèi)氣體的摻入面積，進(jìn)一步加強(qiáng)傳統(tǒng)摻氣設(shè)施的摻氣保護(hù)功能，保證溢洪道的泄洪安全，具有重要的理論價(jià)值與工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于溢洪道閘墩后的水冠消除及過流面摻氣減蝕保護(hù)的前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施主要由布置于溢洪道閘墩后的斜尾墩、摻氣設(shè)施組成，斜尾墩在閘墩的尾部，斜尾墩斷面后緊接摻氣設(shè)施，斜尾墩與摻氣設(shè)施底空腔形成的起始斷面完全重合。

摻氣設(shè)施可選用“挑坎+跌坎”、“挑坎+摻氣槽”等組合方式。斜尾墩根據(jù)閘墩寬度、水流特征參數(shù)構(gòu)造。

本發(fā)明與現(xiàn)有的消除水冠或?qū)崿F(xiàn)單一摻氣減蝕功能構(gòu)造體比較，其最大特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)是，通過對(duì)構(gòu)造體形中斜尾墩的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及巧妙布置，避免了水流在斜尾墩上表面逐漸交匯形成淹沒，保證各閘孔下泄水流在摻氣設(shè)施前不交匯。斜尾墩的墩尾被布置在摻氣空腔起始位置，各閘孔幾股水流在墩尾一定距離后交匯，交匯點(diǎn)與墩尾斷面兩側(cè)形成棱柱形沿水深方向的三維天然摻氣空腔，并與摻氣設(shè)施形成的底空腔相貫通，且摻氣設(shè)施底空腔、斜尾墩后天然摻氣空腔同時(shí)形成。

本發(fā)明有效地將水冠消除與過流面摻氣減蝕有機(jī)組合起來，產(chǎn)生了流態(tài)改善、溢洪道過流面摻氣減蝕同時(shí)實(shí)現(xiàn)及加強(qiáng)的功能。有效消除閘墩后水冠現(xiàn)象的同時(shí)，可增加氣體補(bǔ)給通道，摻氣通道個(gè)數(shù)=兩側(cè)通氣井+斜尾墩個(gè)數(shù)；形成互相貫通的三維立體摻氣空腔，增大了空腔內(nèi)氣體的摻入面積，利于水流全斷面摻氣充分、均勻及底部摻氣空腔摻氣，增大水體摻氣量及氣水比，加大摻氣坎后過流面的摻氣濃度，進(jìn)一步加強(qiáng)摻氣設(shè)施摻氣保護(hù)功能。同時(shí)，前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施可減小兩側(cè)通氣井的風(fēng)速，縮小通氣井凈空面積，利于工程泄水建筑的布置。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、設(shè)置了本發(fā)明所述前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施后，可明顯消除閘墩后水冠，避免水冠不穩(wěn)定及超過邊墻的惡劣流態(tài)，降低溢洪道邊墻高度，降低工程造價(jià)。

2、可在斜尾墩后形成底空腔與墩尾天然空腔相互貫穿的三維立體摻氣空腔，增加摻氣設(shè)施的進(jìn)氣通道數(shù)量，利于水流縱向及底部摻氣空腔的摻氣，增大空腔內(nèi)氣體的摻入面積，亦相應(yīng)增加了水體摻氣量、氣水比及過流面摻氣濃度，利于全斷面摻氣充分及均勻，減小兩側(cè)通氣井的風(fēng)速，更好地實(shí)現(xiàn)過流面的摻氣保護(hù)作用，避免過流面發(fā)生空化空蝕。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施構(gòu)造（平面）圖；

圖2是本發(fā)明的前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施構(gòu)造（剖面）圖；

圖3是本發(fā)明的斜尾墩結(jié)構(gòu)示意（平面）圖。

圖4是本發(fā)明的斜尾墩結(jié)構(gòu)示意（剖面）圖。

圖5是本發(fā)明用于大型水利水電工程三孔溢洪道的前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施構(gòu)造（平面）圖。

圖6是本發(fā)明用于大型水利水電工程三孔溢洪道的前置斜尾墩的多通道摻氣設(shè)施構(gòu)造（剖面）圖。????

圖中，1―閘墩，2―邊墻，3―摻氣設(shè)施，4―通氣井，5―小挑坎，6―斜尾墩，7―跌坎，8―過流面，9―左右邊墻水面線，10－底部摻氣空腔，11―左摻氣道，12―右摻氣道，13―水股交匯點(diǎn)，14―與底空腔貫穿的墩尾摻氣通道及空腔，15-底空腔輪廓線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：