[实用新型]高速水流明流泄水洞补气结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程领域，尤其是一种高速水流明流泄水洞补气结构。

背景技术

在水利水电设施的明流泄水洞的设计和运行中,如果对泄水洞的通气问题考虑不周,往往会出现空化提前、水流流态不稳定、闸门起闭过程中作用于闸门上的水平力及垂直力也随着增加等问题,相应地使闸门结构增重、启闭机容量增大、减弱掺气设施的通气效果、通气管或补气洞中气流流速过大,造成噪音甚至引起振动等现象。

另外，明流泄水洞高速水流除拖曳余幅空气运动形成气流外，水流掺气也挟带部分气体向下游输移，故明流泄水洞正常运行状态下补气量由余幅气流量和水流掺气挟带的气流量两部分组成。常规明流隧洞向余幅供气的进气洞一般与门井结合布置在明流隧洞的起始端，由于余幅气流速度取决于高速水流的拖曳作用，这种补气方式对于洞线长度大于1000m的长距离明流隧洞明显不够，近年来在高水头大泄量长距离明流泄水洞布置设计中增加了补气洞，但对补气洞的设置位置、数量、体型、断面大小没有系统的可供技术人员简便操作的设计方法，主要依靠常压物理模型试验进行研究，常压物理模型试验是按重力相似准则进行的，对掺气或气流模拟不相似，故对补气洞断面设计往往偏小，从近年来较多的高水头泄水洞运行原观资料表明补气洞风速过大，远远超过规范要求，甚至高达100m/s。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以灵活根据所需补气量进行调整，且便于设计人员便捷高效的进行泄水洞补气结构设计以及施工的高速水流明流泄水洞补气结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：高速水流明流泄水洞补气结构，包括明流泄水洞，所述明流泄水洞上分段设置有至少一个泄洪洞补气洞，其中泄洪洞第一补气洞设置于明流泄水洞的地下工作闸室处。

进一步的是，所述泄洪洞补气洞的洞线为平直的结构。

进一步的是，所述泄洪洞补气洞与明流泄水洞的永久洞室之间为彼此独立的结构。

进一步的是，所述泄洪洞补气洞的截面形状为圆形、方形或圆拱直墙形。

进一步的是，所述泄洪洞补气洞为混凝土衬砌结构。

进一步的是，所述泄洪洞补气洞内设置有排水孔。

本实用新型的有益效果是：传统的结构设计对补气洞的设置位置、数量、体型、断面大小没有系统的可供技术人员简便操作的设计方法，主要依靠常压物理模型试验进行研究，常压物理模型试验是按重力相似准则进行的，对掺气或气流模拟不相似，故对补气洞断面设计往往偏小，从近年来较多的高水头泄水洞运行原观资料表明补气洞风速过大，远远超过规范要求。因此，目前的方法尚不能根据实际情况准确地确定补气洞面积，也无法保证后期补气 的准确性。本实用新型通过对高水头大泄量长距离明流泄水洞的原观资料分析，并结合高速水流理论分析，对补气洞的设置位置、数量、体型、断面大小等提供了系统的可供技术人员简便操作的设计方法，使设计人员能快速准确布置补气洞，同时获得准确的补气洞面积，设计其合理的体型，从而保证泄洪洞的运行安全和投资控制。同时，在实际使用时也十分的便捷与灵活，在保证准确性的同时，大大提高了结构适应实际需要的能力，最终的补气结构也可以满足相应补气需要。本实用新型尤其适用于各种高速水流明流泄水洞补气结构的设计施工之中。

附图说明

图1是本实用新型的明流泄水洞的结构示意图。

图中标记为：明流泄水洞1、地下工作闸室2、地下工作闸室交通洞3、泄洪洞补气洞4、泄洪洞第一补气洞41、泄洪洞第二补气洞42、泄洪洞第二补气洞43。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示的高速水流明流泄水洞补气结构，包括明流泄水洞1，所述明流泄水洞1上分段设置有至少一个泄洪洞补气洞4，其中泄洪洞第一补气洞41设置于明流泄水洞1的地下工作闸室2处。本实用新型的结构设计步骤是这样的：

a、首先，确定明流泄水洞1的结构，依据明流泄水洞1的结构确定水流流速变化以及补气需气量大的部位；

b、自明流泄水洞1中的地下工作闸室2开始，依次分段设置共计n个泄洪洞补气洞4，n＝1，2，...，i-1，i，第i个补气洞断面面积由下式确定：

A_i＝(Q_a+Q_z+Q_k-(Q₁+Q₂+…+Q_i-1))/40；