本發明公開了一種階梯溢流壩寬尾墩尾部的防空化設施，本發明采用閘墩與寬尾墩結合的入口大于出口的閘室，能夠利用寬尾墩增大對水流的壓縮能力，將下泄水流橫向收縮豎向拉伸，挑射至下游，成股的挑射水舌在空中互相摻氣、碰撞，從而提高寬尾墩的消能效果，而寬尾墩尾部的挑坎，可將從閘室流出的水體挑離溢流面，從而使之后的溢流面形成無水區，利用帶有摻氣槽新型過渡階梯的體型來改變摻氣空腔面積的大小和形狀，加之通氣孔、通氣井進行摻氣，提高該處的摻氣量，進而讓最容易受空蝕空化破壞的溢流壩面合理摻氣，降低破壞可能。空腔后的臺階恰好是水舌前沿跌落點，利用臺階對水流的摩阻作用，加速臺階對泄流能量的耗散；之后利用反弧段和消力池進一步消能。

技術領域

本發明涉及一種階梯溢流壩寬尾墩尾部的防空化設施，屬于水利水電工程中泄洪消能領域。

背景技術

近年來，隨著我國筑壩技術的日益發展，階梯溢流壩已在國內外中小型工程中得到大量的應用。而傳統的消能方式，消能率高僅僅局限于40m³(s·m)的小單寬流量，在大單寬流量和高水頭的情況下（單寬流量q>40m³(s·m)），由于溢流水舌的覆蓋，階梯面通氣難，可能產生空蝕空化破壞，因而不可能應用于高水頭、大單寬流量的泄洪建筑物中。

根據已有的工程實踐及無數試驗表明，摻氣減蝕是防止階梯溢流壩發生空蝕破壞最有效、最經濟的辦法。試驗研究表明，水體中摻氣濃度達到2%左右時，摻氣效果明顯得到改善，已經大大減輕了空蝕破壞的可能性，當摻氣濃度達到7%左右時，完全可避免空蝕破壞。故高效的摻氣設施對避免階梯溢流壩發生空蝕破壞以及確保水利水電工程安全運行具有一定的意義。

根據張挺對貴州索風營水電站X型寬尾墩+臺階+消力池的一體化消能工的研究中發現在首級臺階立面與溢流壩面交界處發生了空化現象，說明這種一體化消能工對溢流壩面的摻氣量還未達到要求。

發明內容

本發明提供了一種階梯溢流壩寬尾墩尾部的防空化設施，以用于解決在首級階梯立面與溢流壩面交界處發生了空化現象的問題。

本發明的技術方案是：一種階梯溢流壩寬尾墩尾部的防空化設施，包括采用摻氣槽的過渡階梯62、通氣井66、通氣孔67；其中采用摻氣槽的過渡階梯62由兩級階梯構成且兩個階梯立面位置為摻氣槽，采用摻氣槽的過渡階梯62的首級階梯連接階梯溢流壩的寬尾墩3墩尾，過渡階梯62的第二級階梯連接均勻階梯7，兩個階梯與左右邊墻接觸部位設有通氣孔67并通過通氣井66與大氣相通。

所述摻氣槽為：圓弧形摻氣槽63、牛腿形摻氣槽65。

所述圓弧形摻氣槽63指由階梯立面上下兩個頂點及立面中點向后伸出距離為a確定的點構成。

所述a取值為0.5m~1m。

所述圓弧型摻氣槽63為半圓形摻氣槽64。

所述牛腿形摻氣槽65指從階梯立面與平面接觸的點向后伸出距離b，以向后伸出距離的延伸點向上伸出距離c，以向上伸出距離的延伸點連接階梯立面的上頂點。

所述b取值為0.5m~1m；所述c取值為1m~1.5m。

還包括挑坎61，過渡階梯62的首級階梯通過挑坎61連接寬尾墩3墩尾。

所述挑坎61的角度θ為9°≤θ≤11.3°。