跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電領(lǐng)域，尤其涉及一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]摻氣減蝕技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高水頭泄水建筑物，現(xiàn)有的摻氣設(shè)施一般布置溢洪道和泄洪洞內(nèi)流速大于30m./s，水流空化數(shù)小于0.3的高流速區(qū)，摻氣設(shè)施由摻氣坎和通氣井組成，通氣井出口布設(shè)在坎后的摻氣空腔內(nèi)，空氣經(jīng)通氣井直接進(jìn)入底空腔。水流摻氣主要依靠空腔段水流表面紊動(dòng)卷吸空氣進(jìn)入水流，為了獲得良好水流摻氣效果，要求坎后必須具有一定的空腔長(zhǎng)度，且摻氣空腔內(nèi)不能夠積水?？涨粌?nèi)嚴(yán)重積水一方面阻塞通氣井進(jìn)氣的有效面積，同時(shí)也縮短摻氣空腔的有效長(zhǎng)度，從而減弱水流摻氣效果?，F(xiàn)有的摻氣設(shè)施前后建筑物的結(jié)構(gòu)體型尺寸相近，上下游水流流態(tài)相同，在摻氣坎后，借助高速水流的挑射作用能夠形成穩(wěn)定的摻氣空腔。這種自然摻氣的方式其運(yùn)行效果受水流流態(tài)的影響明顯，水位變化和閘門(mén)開(kāi)度變化都會(huì)改變摻氣設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。
[0003]跌坎消力池可分為連續(xù)式跌坎和高低坎兩種型式，無(wú)論是連續(xù)坎，還是高低坎，在一定泄流條件下在消力池內(nèi)會(huì)形成淹沒(méi)射流。這種流態(tài)在入射水股與消力池水體之間的交界部位，存在水流剪切帶，容易引起水流剪切空化。這種體型的水流空化一般自跌坎出口開(kāi)始，沿泄槽底板和邊墻所在平面向消力池延伸。其中泄槽底板和邊墻交界處的角部下游剪切空化尤為強(qiáng)烈。當(dāng)剪切空化帶靠近消力池的邊墻和底板的情況下，其出口剪切空化會(huì)引起消力池邊墻和底板發(fā)生空蝕破壞，危害消力池結(jié)構(gòu)安全。
[0004]在泄洪建筑物易空化部位布置摻氣設(shè)施是減免建筑物發(fā)生空蝕破壞的有效手段，在高水頭泄水建筑物中廣泛采用。但對(duì)高低坎或連續(xù)坎底流消能形式而言，由于消力池水位變幅大，高速射流周?chē)錆M下游水體，射流下游不具備形成自由空腔的條件，常規(guī)的摻氣方式(依靠摻氣設(shè)施形成的水氣界面進(jìn)行自摻氣)在這種水流情況下不能正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，以解決上述問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提供了一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，包括:扇形通氣腔，扇形通氣腔設(shè)于跌坎出口，緊貼消力池的邊墻布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板平齊；扇形通氣腔的前沿設(shè)有窄縫出口 ；窄縫出口的上游側(cè)壁，緊靠泄洪道出口設(shè)有折流坎；扇形通氣腔與通氣管道連接，通氣管道與鼓風(fēng)設(shè)備連接。
[0007]進(jìn)一步，折流坎呈楔形，上窄下寬，下游立面呈三角形，下游立面與扇形通氣腔的起始邊在豎向?qū)R，折流坎底部的寬度略大于窄縫出口的寬度；折流坎頂部與下游消力池內(nèi)水面齊平。
[0008]進(jìn)一步，窄縫出口為弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
[0009]進(jìn)一步，窄縫出口的孔口寬度為5.0?10.cm，孔口方向傾斜指向水面。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)在溢洪道和消力池的結(jié)合部位布置強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，將有壓空氣供給高速淹沒(méi)射流起始部位的低壓區(qū)，沿射流剪切帶形成摻氣水流保護(hù)層，能有效保護(hù)消力池邊墻和底板免受空蝕破壞，從而解決了常規(guī)摻氣設(shè)施不適應(yīng)水流特征急變部位摻氣減蝕的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是圖2中A的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
；
[0014]下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]參圖1至圖3所示，圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A的放大示意圖。
[0016]本實(shí)施例提供了一種跌坎底流消能強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，包括:扇形通氣腔4，扇形通氣腔4設(shè)于跌坎6出口，緊貼消力池的邊墻5布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板7平齊；扇形通氣腔4的前沿設(shè)有窄縫出口 2 ;窄縫出口 2的上游側(cè)壁，緊靠泄洪道出口設(shè)有折流坎I ;折流坎I的頂部與消力池水面大致齊平；扇形通氣腔4與通氣管道3連接，通氣管道3與鼓風(fēng)設(shè)備(未不出)連接。
[0017]本實(shí)施例通過(guò)在溢洪道和消力池的結(jié)合部位布置強(qiáng)迫摻氣減蝕裝置，在鼓風(fēng)設(shè)備的作用下，空氣從通氣管道經(jīng)摻氣窄縫出口進(jìn)入消力池邊墻附近水體，在側(cè)向折流坎下游的低壓區(qū)迅速擴(kuò)散并向下游延伸，在近壁形成一層摻氣保護(hù)層，對(duì)消力池邊墻和底板具有良好的摻氣減蝕作用。折流坎I的可保證其下游沿側(cè)壁形成一定低壓區(qū)，便于空氣沿側(cè)向發(fā)展擴(kuò)散。在剪切水流與邊壁之間形成的“保護(hù)層”可保護(hù)邊壁免受剪切空化誘發(fā)的空蝕破壞。在跌坎高度較小，底板可能面臨空蝕破壞的情況下，在跌坎尾部均勻布置多個(gè)小孔徑導(dǎo)氣口向底部水流剪切區(qū)供氣，可在剪切水流與底板之間形成“保護(hù)層”。導(dǎo)氣口采用小孔徑圓管，每間隔1.5?2.0m布置一個(gè)導(dǎo)氣口，導(dǎo)氣口的個(gè)數(shù)根據(jù)跌坎寬度確定。
[0018]在本實(shí)施例中，折流坎I呈楔形，上窄下寬，下游立面呈三角形，下游立面與扇形通氣腔4的起始邊在豎向?qū)R，折流坎I底部的寬度略大于窄縫出口 2的寬度，折流坎I頂部與下游消力池內(nèi)水面齊平。下部寬度1cm即可。這種體型可防止因摻氣快速上浮而降低防護(hù)效果。折坎立面高度按設(shè)計(jì)條件下的邊孔出口水深考慮，保證設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下折流坎下游低壓區(qū)不與水面貫通，影響摻氣效果。
[0019]在本實(shí)施例中，窄縫出口 2為弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
[0020]在本實(shí)施例中，窄縫出口 2的孔口寬度為5.0?10.cm，孔口方向傾斜指向水面。
[0021]在本實(shí)施例中通氣管道3可穿越混凝土邊墻，與鼓風(fēng)設(shè)備相接。
[0022]在本實(shí)施例中，鼓風(fēng)設(shè)備可采用鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的容量根據(jù)水流摻氣減蝕需要的供氣量大小確定，供氣量可以按照摻氣減蝕區(qū)單位寬度的流量估算，一般可取單位寬度流量的15%?20%，通氣管道3的內(nèi)徑按照管道內(nèi)平均風(fēng)速不大于