一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，該高速水流泄槽底坡包括位于上游的前直線坡和位于下游的后直線坡，且前直線坡高于后直線坡并形成由緩變陡的結構，前直線坡與后直線坡的延長線夾角α＜150°，前直線坡的長度i1小于后直線坡的長度i2，前直線坡末端接有挑坎；后直線坡頂端先通過一段斜向上的曲線連接一段水平線或斜向上的折線，然后所述水平線或斜向上的折線交于所述挑坎的末端向下的垂線形成位于挑坎末端與后直線坡頂端之間的摻氣槽。本實用新型變底坡?lián)綒怏w形及布置，體型簡單，易施工，空腔大，摻氣足，挑坎段泄槽流態(tài)好。
【專利說明】 一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水利水電工程【技術領域】，涉及一種摻氣槽結構，具體的說一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽。
【背景技術】
[0002]泄水建筑物高速水流泄槽，從進口到出口因地形地質原因，或流態(tài)結構設計需要，變坡是一種常用坡度銜接的布置方式。如泄洪洞進口位置較高時，無論用龍?zhí)ь^或龍落尾方式，均有一段由較緩底坡變?yōu)檩^陡底坡的現(xiàn)階段，同樣在溢洪道泄槽中，一坡到底較少，比較多的是由緩坡變?yōu)槎钙碌脑O計方法。眾所周知，摻氣槽是高速水流減少空化空蝕的有效手段。通常泄槽底坡不變時，摻氣槽只要通過摻氣槽體形變化與優(yōu)化達到通氣足、空腔長、摻氣濃度滿足防止空化空蝕要求的效果，同時也能達到坎后泄槽流態(tài)平穩(wěn)的目的。
[0003]對于由緩底坡變?yōu)槎傅灼裸暯佣卧O置的摻氣槽，除摻氣槽體形要適應變坡的特點夕卜，還需對變坡點區(qū)域內底板形狀加以優(yōu)化。變坡分為兩種情況:一種變坡交點前后段均為直線，另一種變坡交點前段底板前為直線，交點之后底板為渥奇曲線或其他形狀連接曲線。底坡變化點亦是曲率的畸變點，水流特別是高速水流流動時易發(fā)生脫離邊壁現(xiàn)象而產(chǎn)生低壓區(qū)或負壓區(qū)，導致水流發(fā)生空化，以致空蝕。摻氣槽作為防止空化空蝕的一種設施，也因為變坡?lián)綒獠鄣捏w型相對常規(guī)體型要復雜些。
[0004]當前我國高壩水庫大量建設，泄水建筑物的高速水流水力學問題是必然要有效解決的技術問題，同時亦要求措施易于實現(xiàn)以及便于施工和管理，在泄水建筑物中溢洪道、溢流壩及泄水隧洞中，高速水流空化空蝕，就是這類嚴重的需有效解決的技術問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的缺點，提出一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，體型簡單，易施工，空腔大，摻氣足，挑坎段泄槽流態(tài)好。
[0006]本實用新型解決以上技術問題的技術方案是:
[0007]一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，該高速水流泄槽底坡包括位于上游的前直線坡和位于下游的后直線坡，且前直線坡高于后直線坡并形成由緩變陡的結構，前直線坡與后直線坡的延長線夾角α <150°，前直線坡的長度il小于后直線坡的長度i2，前直線坡末端接有挑坎；后直線坡頂端先通過一段斜向上的曲線連接一段水平線或斜向上的折線，然后所述水平線或斜向上的折線交于所述挑坎的末端向下的垂線形成位于挑坎末端與后直線坡頂端之間的摻氣槽。
[0008]本實用新型進一步限定的技術方案是:
[0009]前述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其中摻氣槽的槽深h2為挑坎末端與水平線或斜向上的折線之間的垂直距離，槽深h2為I?10m。
[0010]前述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其中挑坎的坎高為挑坎的末端至坡底的垂直距離，坎高hi為0.3?1.5m。[0011]前述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其中曲線為拋物曲線，曲線表達式為:y=0.05x+0.00425X2，或曲線表達式:y=0.023x+0.0025x2 ;以水平線或斜向上的折線與拋物曲線的交點為原點，作水平線為橫坐標X。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]本實用新型變底坡?lián)綒怏w形及布置，體型簡單，易施工，空腔大，摻氣足，挑坎段泄槽流態(tài)好。由于本實用新型不僅優(yōu)化挑坎形狀，保證坎下泄槽流態(tài)好，而且調整摻氣槽上游坡結束點和摻氣槽下游坡起始點相對高差和水平距離以及摻氣槽的坎下槽底的坡度與形狀，達到摻氣空腔最長最大，摻氣量最足，而且使挑坎下水流下緣水面線與摻氣槽下游底坡交角最小，沖擊下游底板作用弱化到最小。換言之，摻氣槽下游底坡上沒壓力峰值，且脈動最小，同時又能確?？蚕聸]有回溯水流，摻氣槽后水流平穩(wěn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
[0016]本實施例提供一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，摻氣槽結構如圖1所示，該高速水流泄槽底坡包括位于上游的前直線坡I和位于下游的后直線坡2，且前直線坡高于后直線坡并形成由緩變陡的結構，即泄槽底坡由緩變陡，泄槽底坡面呈凸面，水流流經(jīng)凸面易脫離邊界，形成低壓區(qū)產(chǎn)生空穴，特別高速水流狀態(tài)，更易發(fā)生空蝕，前直線坡的長度il小于后直線坡的長度i2，前直線坡I的末端A接有挑坎3，即挑坎3的前端連接前直線坡I的末端A ;前直線坡I與后直線坡2的延長線夾角α <150° ;后直線坡2頂端先通過一段斜向上的渥奇曲線6連接一段水平線或斜向上的折線4，然后水平線或斜向上的折線4交于挑坎3的末端向下的垂線5形成位于挑坎末端與后直線坡頂端之間的摻氣槽，α <150°時，槽底突起較大，泄槽宜用渥奇曲線，由于直線坡I的末端A (摻氣槽底坎起坡點)與下游底坡頂部接點B (下游坡起點)水平距離不宜過長和過高，因此，將渥奇段頂部(從B點起)削成較緩坡，形成槽；即穿過下游底坡頂部接點B先作渥奇曲線6，然后連接水平線或折線交于坎末垂線，定出槽深h2，槽深h2為挑坎末端與水平線或斜向上的折線之間的垂直距離，槽深h2為I?10m，挑坎的坎高為挑坎的末端至坡底的垂直距離，坎高hi為0.3?1.5m。其中曲線為拋物曲線，曲線表達式為:y=0.05x+0.00425x2，或曲線表達式:y=0.023x+0.0025x2 ;以水平線或斜向上的折線4與拋物曲線6的交點為原點，作水平線為橫坐標X軸，作垂直線為豎坐標y軸。
[0017]本實用新型不僅優(yōu)化挑坎形狀，保證坎下泄槽流態(tài)好，而且調整摻氣槽上游坡結束點和摻氣槽下游坡起始點相對高差和水平距離以及摻氣槽的坎下槽底的坡度與形狀，達到摻氣空腔最長最大，摻氣量最足，而且使挑坎下水流下緣水面線與摻氣槽下游底坡交角最小，沖擊下游底板作用弱化到最小。換言之，摻氣槽下游底坡上沒壓力峰值，且脈動最小，同時又能確?？蚕聸]有回溯水流，摻氣槽后水流平穩(wěn)。
[0018]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其特征在于:該高速水流泄槽底坡包括位于上游的前直線坡和位于下游的后直線坡，且前直線坡高于后直線坡并形成由緩變陡的結構，前直線坡與后直線坡的延長線夾角α <150°，前直線坡的長度il小于后直線坡的長度i2，所述前直線坡末端接有挑坎；所述后直線坡頂端先通過一段斜向上的曲線連接一段水平線或斜向上的折線，然后所述水平線或斜向上的折線交于所述挑坎的末端向下的垂線形成位于所述挑坎末端與后直線坡頂端之間的摻氣槽。
2.如權利要求1所述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其特征在于:所述摻氣槽的槽深h2為所述挑坎末端與所述水平線或斜向上的折線之間的垂直距離，所述槽深h2為I?10m。
3.如權利要求1或2所述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其特征在于:其特征在于:所述挑坎的坎高為挑坎的末端至坡底的垂直距離，所述坎高hi為0.3?1.5m。
4.如權利要求1或2所述的高速水流泄槽底坡由緩變陡的摻氣槽，其特征在于:所述曲線為拋物曲線，曲線表達式為:y=0.05x+0.00425x2，或曲線表達式:y=0.023x+0.0025x2 ；以水平線或斜向上的折線與拋物曲線的交點為原點，作水平線為橫坐標x。
【文檔編號】E02B8/06GK203684181SQ201420038942
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】吳時強, 周輝, 周杰, 吳修鋒, 陳惠玲, 戴江玉, 王芳芳 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院