[发明专利]一种过水围堰的通气防冲结构及防冲刷的方法

说明书

本发明公开了一种过水围堰的通气防冲结构，包括设置于过水围堰内部的主管和多根副管，所述主管和副管设置于靠近堰顶面的同一水平面上，且主管与堰顶面过水水流方向垂直，主管两端穿透所述过水围堰，所述副管的一端与主管垂直连接，另一端穿透下游堰面；此外，本发明还提供了基于上述通气防冲结构的一种过水围堰的防冲刷的方法，通过在过水围堰内部预埋主管和副管，形成通气通道，起到较好的防冲效果，同时平衡堰后气压，明显改善水流流态，且结构简单，便于设计施工。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，具体涉及一种过水围堰的通气防冲结构及防冲刷的方法。

背景技术

在水利工程中，常利用围堰挡水，以形成施工基坑，围堰本身的安全对施工过程至关重要。围堰既可以用作挡水围堰，也可作为过水围堰。当用作过水围堰时，水流通常会贴着围堰下游面流动，在下游堰面空腔封闭的情况下，围堰后形成负压空腔，基坑内水流沿下游堰面爬升、波动，从而造成下游堰面及围堰堰脚的冲刷。若冲刷程度较大，则可能导致围堰垮塌。由于洪水变化等因素难以精确预测，国内外围堰过水失事的例子时有发生。

现有技术中，有使用在下游土石过水围堰脚堆放若干柔性合金网石兜，作为过水围堰堰脚防冲结构，例如中国水电顾问集团滑动勘测设计研究院的周垂一等人的实用新型专利《土石过水围堰堰脚防冲结构》(CN201627176U)；也有通过围堰表面的形状和尺寸等统筹设计，以达到防冲的效果，但是这些结构和方法达到的防冲效果有限，且成本高；因此，目前缺乏一种简单高效且适用范围广的过水围堰通气防冲结构和方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明在于提出一种过水围堰的通气防冲结构及防冲刷的方法，通过在过水围堰内部预埋主管和副管，形成通气通道，起到较好的防冲效果，同时平衡堰后气压，明显改善水流流态，且结构简单。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种过水围堰的通气防冲结构，包括设置于过水围堰内部的主管和多根副管，所述主管和副管设置于靠近堰顶面的同一水平面上，且主管与堰顶面过水水流方向垂直，主管两端穿透所述过水围堰，所述副管的一端与主管垂直连接，另一端穿透下游堰面。

在所述过水围堰内部形成由一根主管和多根副管连接而成的通气通道，平衡堰后气压，改善流态，增加水舌挑距，水舌落点不会直接冲砸下游堰面，防冲效果好。

进一步的是，所述主管管径D＝20～100cm，副管管径d＝10～80cm，满足通气需求，使水舌落点不会直接冲砸下游堰面。

进一步的是，所述副管两两一对，组成副管组，相邻两副管组之间的间距为L＝(5～40)d，所述副管组的两副管之间的间距l＝(5～20)d，满足通气需求，使水舌落点不会直接冲砸下游堰面。

进一步的是，所述主管和副管所在的水平面距离所述堰顶面的垂直距离为(1.5～2.0)d。

进一步的是，所述主管和副管都为不锈钢管；所述过水围堰为钢筋混泥土结构。防腐耐用，焊接方便，便于设计施工，且单价相对低。

本发明还提供了基于上述通气防冲结构的一种过水围堰的防冲刷的方法，包括以下几个步骤：

1)建造过水围堰，在内部靠近堰顶面设置所述主管和多根副管，所述主管和副管设置于同一水平面上，且相互垂直，在所述过水围堰内部形成通气通道；

2)水流流过堰顶面，水舌挑出，在水舌与下游堰面间形成负压的空腔，通气通道将空腔与外界大气连通，减小空腔负压。

进一步的是，所述步骤2)中，当堰顶面水流过小，水舌落在下游堰面上时，在岸边通过主管两端进行补气。

本发明的有益效果是：