用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種摻氣結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來(lái)，結(jié)合二灘工程單寬流量大，洞內(nèi)流速高的水流特點(diǎn)，研究了加強(qiáng)邊墻摻 氣減蝕保護(hù)的工程措施，發(fā)現(xiàn)在泄洪建筑物的邊墻上設(shè)置折流摻氣坎可以大大提高邊墻近 壁水流的摻氣濃度。二灘1#泄洪洞反弧末端采用側(cè)面水流摻氣技術(shù)后邊墻沒(méi)有發(fā)生空蝕破 壞，說(shuō)明側(cè)面水流摻氣對(duì)邊墻具有較好的減蝕保護(hù)作用。然而，模型試驗(yàn)表明：設(shè)置側(cè)壁折 流摻氣坎確實(shí)會(huì)降低坎下游底板中心的摻氣濃度，在較高水位運(yùn)行時(shí)，這種現(xiàn)象尤為明顯。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠在不影響底部水流摻氣效果的 前提下促使側(cè)面水流摻氣的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)。
[0004] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，包括邊墻、底 板和通氣井，所述邊墻上設(shè)置有折流摻氣結(jié)構(gòu)，所述通氣井與折流摻氣結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng);所述底 板上設(shè)置有摻氣坎，所述摻氣坎與通氣井相對(duì)應(yīng)，以水流方向?yàn)閰⒖?，在寬度方向上，摻?坎的頂面分為三段，分別是位于中部的中間凸面和位于兩側(cè)的兩個(gè)緩坡升壓面，所述緩坡 升壓面由邊緣向中間逐漸升高并最終與中間凸面平滑連接。
[0005] 進(jìn)一步的是，兩個(gè)緩坡升壓面對(duì)稱(chēng)設(shè)置，中間凸面與兩個(gè)緩坡升壓面的寬度比為1 ~3:1:1〇
[0006] 進(jìn)一步的是，在水流方向上，兩個(gè)緩坡升壓面的坡度均小于中間凸面的坡度。
[0007] 進(jìn)一步的是，在水流方向上，兩個(gè)緩坡升壓面的最小坡度均為i2;中間凸面的坡度 為 ii，ii/i2 = 1.5 ~3〇
[0008] 進(jìn)一步的是，所述底板上設(shè)置有挑坎，挑坎的上游高于下游處，所述摻氣坎的末端 與挑坎上游處的末端平齊。
[0009] 進(jìn)一步的是，摻氣坎的末端與折流摻氣結(jié)構(gòu)的末端平齊。
[0010] 進(jìn)一步的是，所述通氣連通至挑坎的高低交界處。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果是：利用射流沖擊原理，適當(dāng)增大底部摻氣坎中間部分末 端高度及底層水流挑射角度，兩側(cè)以緩坡升壓面逐漸降低，形成中間長(zhǎng)度最大，兩邊適度對(duì) 稱(chēng)縮短底部摻氣空腔。通過(guò)入水位置和底部水流與底板交匯角度的小幅變化，不僅有效抑 制底空腔內(nèi)回水壅堵，并可迅速排泄兩側(cè)空腔區(qū)裂散水滴積水。在不影響側(cè)面水流摻氣的 條件下保持底空腔形態(tài)穩(wěn)定和通氣順暢，從而加強(qiáng)了對(duì)整個(gè)過(guò)流面的摻氣減蝕保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是摻氣坎的正視圖；
[0014] 圖3是摻氣坎的側(cè)視圖；
[0015] 圖4是摻氣坎的俯視圖；
[0016] 圖5是某泄洪洞的局部示意圖；
[0017] 圖中零部件、部位及編號(hào):邊墻1、底板2、通氣井3、折流摻氣結(jié)構(gòu)4、摻氣坎5、挑坎 6、中間凸面51、緩坡升壓面52。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，圖1中由左至右為水流方向，圖2是朝向來(lái)水方向的視圖；本實(shí)用新型 包括邊墻1、底板2和通氣井3,所述邊墻1上設(shè)置有折流摻氣結(jié)構(gòu)4,所述通氣井3與折流摻氣 結(jié)構(gòu)4相對(duì)應(yīng);所述底板2上設(shè)置有摻氣坎5,所述摻氣坎5與通氣井3相對(duì)應(yīng)，以水流方向?yàn)?參考，在寬度方向上，摻氣坎5的頂面分為三段，如圖2所示，分別是位于中部的中間凸面51 和位于兩側(cè)的兩個(gè)緩坡升壓面52,所述緩坡升壓面52由邊緣向中間逐漸升高并最終與中間 凸面51平滑連接。本摻氣結(jié)構(gòu)運(yùn)用于泄洪建筑中，例如泄洪洞。邊墻1上的折流摻氣結(jié)構(gòu)4和 底板2上的摻氣坎5共同實(shí)現(xiàn)水流表面良好的三維摻氣效果。在泄洪排水過(guò)程中，水流速較 快，依據(jù)伯努利原理，通過(guò)邊墻側(cè)水流表面的紊動(dòng)分散和底部水流的漩滾，折流摻氣結(jié)構(gòu)4 和摻氣坎5處會(huì)從通氣井3吸入大量空氣，從而實(shí)現(xiàn)摻氣減蝕的目的。本摻氣結(jié)構(gòu)的摻氣坎5 具有自身特點(diǎn)，其利用水流射流沖擊原理，通過(guò)提高摻氣坎5中部的高度及底層水流挑射角 度，摻氣坎5兩側(cè)高度的逐漸降低，使水舌挑射后形成的摻氣空腔底部中間長(zhǎng)度最長(zhǎng)，兩邊 適度對(duì)稱(chēng)縮短，不僅有效抑制底空腔內(nèi)回水壅堵，還可迅速排泄兩側(cè)空腔區(qū)裂散水滴積水， 保持了底空腔形態(tài)穩(wěn)定和通氣順暢，從而保證了在側(cè)面水流摻氣條件下底坎下游底板水流 的摻氣效果。
[0020] 具體的，如圖2和圖4所示，在寬度方向上，摻氣坎5的頂面分為三段，分別是位于中 部的中間凸面51和位于兩側(cè)的兩個(gè)緩坡升壓面52。中間凸面51和緩坡升壓面52均是沿水流 逐漸升高，但是中間凸面51的坡度大于緩坡升壓面52。緩坡升壓面52在橫向方向上也是斜 面，從而逐漸與中間凸面51結(jié)合，這使得摻氣坎5在水流方向、橫向和高度方向均有變化，從 而使得水流的流動(dòng)差異化，利于提高前述的摻氣效果。推薦的是，兩個(gè)緩坡升壓面52對(duì)稱(chēng)設(shè) 置，中間凸面51與兩個(gè)緩坡升壓面52的寬度比為1~3:1:1。在水流方向上，兩個(gè)緩坡升壓面 52的最小坡度均為1 2，中間凸面51的坡度Si1,
[0021] 為了更好的吸入空氣，如圖1所示，所述底板2上設(shè)置有挑坎6,挑坎6的上游高于下 游處，所述摻氣坎5的末端與挑坎6上游處的末端平齊，挑坎6的高低交界處正好可以形成空 間，從而便于吸入空氣。摻氣坎5的末端與折流摻氣結(jié)構(gòu)4的末端平齊，所述通氣連通至挑坎 6的高低交界處。摻氣坎5和折流摻氣結(jié)構(gòu)4均可以在挑坎6的高低交界處吸入空氣。
[0022]實(shí)施例
[0023] 以某泄洪洞為例，見(jiàn)圖5所示，分別設(shè)置三種體型的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)， 并選取數(shù)個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
[0024] 體型1:無(wú)邊墻1的折流摻氣結(jié)構(gòu)4,無(wú)底板2的摻氣坎5,也就是常規(guī)的底板摻氣坎；
[0025] 體型2:有邊墻1的折流摻氣結(jié)構(gòu)4，無(wú)底板2的摻氣坎5;
[0026] 體型3:有邊墻1的折流摻氣結(jié)構(gòu)4，有底板2的摻氣坎5，也就是本摻氣結(jié)構(gòu)。
[0027] 模型試驗(yàn)對(duì)三種摻氣體型進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，實(shí)測(cè)三種情況下?lián)綒饪蚕掠蔚牡撞克?流摻氣濃度見(jiàn)下表1，
[0028] 表 1
[0030]備注:測(cè)點(diǎn)編號(hào)見(jiàn)圖5。
[0031 ] CC20，CC21，CC23，CC24，CC25 表示下游底板處的測(cè)點(diǎn)，CL24，CL25，CR36，CR37 表示 邊墻1處的測(cè)點(diǎn)。
[0032] 從上述對(duì)比試驗(yàn)可以看出：
[0033] 1)在泄洪建筑物的邊墻上設(shè)置折流摻氣坎(體型2、體型3)可以大大提高邊墻近壁 水流的摻氣濃度，但設(shè)置常規(guī)的側(cè)壁折流摻氣坎(體型2)確實(shí)會(huì)降低坎下游底板中心的摻 氣濃度(相對(duì)體型1 )，在較高水位運(yùn)行時(shí)，這種現(xiàn)象尤為明顯。
[0034] 2)采用本實(shí)用新型的摻氣結(jié)構(gòu)的體型3,在底板處的摻氣濃度完全優(yōu)于體型2,與 體型1相當(dāng)。在邊墻1處的摻氣濃度在較高水位運(yùn)行時(shí)大部分優(yōu)于體型2,完全優(yōu)于體型1。從 整體上來(lái)看，本實(shí)用新型的摻氣結(jié)構(gòu)在保證邊墻1的摻氣濃度的同時(shí)還提高了底板的摻氣 濃度，其綜合性能較好，有效的加強(qiáng)了對(duì)整個(gè)過(guò)流面的摻氣減蝕保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，包括邊墻（1)、底板(2)和通氣井(3)，所述邊墻（1)上設(shè) 置有折流摻氣結(jié)構(gòu)(4)，所述通氣井(3)與折流摻氣結(jié)構(gòu)(4)相對(duì)應(yīng);其特征在于:所述底板 (2)上設(shè)置有摻氣坎(5 )，所述摻氣坎(5)與通氣井(3)相對(duì)應(yīng)，以水流方向?yàn)閰⒖?，在寬度?向上，摻氣坎(5)的頂面分為三段，分別是位于中部的中間凸面(51)和位于兩側(cè)的兩個(gè)緩坡 升壓面（52)，所述緩坡升壓面（52)由邊緣向中間逐漸升高并最終與中間凸面（51)平滑連 接。2. 如權(quán)利要求1所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:兩個(gè)緩坡升壓面(52) 對(duì)稱(chēng)設(shè)置，中間凸面(51)與兩個(gè)緩坡升壓面(52)的寬度比為1~3:1:1。3. 如權(quán)利要求1所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:在水流方向上，兩個(gè) 緩坡升壓面(52)的坡度均小于中間凸面(51)的坡度。4. 如權(quán)利要求1所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:在水流方向上，兩個(gè) 緩坡升壓面(52)的最小坡度均為i2;中間凸面(51)的坡度為ii，ii/k = 1.5~3。5. 如權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述底板(2)上設(shè)置有挑坎(6)，挑坎(6)的上游高于下游處，所述摻氣坎(5)的末端與挑坎(6) 上游處的末端平齊。6. 如權(quán)利要求5所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:摻氣坎（5)的末端與 折流摻氣結(jié)構(gòu)(4)的末端平齊。7. 如權(quán)利要求5所述的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述通氣連通至挑坎 (6)的高低交界處。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種摻氣結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供了一種能夠在不影響底部水流摻氣效果的前提下促使側(cè)面水流摻氣的用于泄洪建筑物的摻氣結(jié)構(gòu)，包括邊墻、底板和通氣井，邊墻上設(shè)置有折流摻氣結(jié)構(gòu)，通氣井與折流摻氣結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)；底板上設(shè)置有摻氣坎，以水流方向?yàn)閰⒖?，在寬度方向上，摻氣坎的中部高于兩?cè)；摻氣坎與通氣井相對(duì)應(yīng)。利用射流沖擊原理，適當(dāng)增大底部摻氣坎中間部分末端高度及底層水流挑射角度，兩側(cè)以緩坡升壓面逐漸降低，形成中間長(zhǎng)度最大，兩邊適度對(duì)稱(chēng)縮短底部摻氣空腔。通過(guò)入水位置和底部水流與底板交匯角度的小幅變化，不僅有效抑制底空腔內(nèi)回水壅堵，并可迅速排泄兩側(cè)空腔區(qū)裂散水滴積水。
【IPC分類(lèi)】E02B8/06
【公開(kāi)號(hào)】CN205276227
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520793217
【發(fā)明人】游湘, 張東
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日