[发明专利]一种用于泄流消能洞的补气坎结构

说明书

本发明公开了一种用于泄洪洞的气垫消能结构，包括洞体内壁表面设置有挑坎，挑坎下游侧面是与洞体内壁表面垂直相交的立面，挑坎以内埋设有若干条补气管，补气管的一端与挑坎下游侧面连通，补气管的另一端通过通气管与外界环境连通。采用本发明的技术方案，外界环境中的气流经过通气管流入设置在挑坎内部的补气管，通过补气管为泄流消能洞内的水流补气，避免了出现掺气盲区，同时在挑坎下游形成气垫，加剧水流掺混，消解部分能量，进而可以减轻过流表面的空蚀破坏，降低过流流速，保护泄洪洞，且多个补气管并联连接之后再与一条通气管连通，减少了管材数量，降低了成本，同时提高了泄洪洞整体的结构稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明具体涉及水利水电工程中流道泄洪消能技术领域，尤其涉及一种用于泄流消能洞的补气坎结构。

背景技术

作为水利水电工程中所设置的流道，除应满足泄洪能力以外，还应保证在运行期间泄洪建筑物的安全，与原河道水流良好衔接以及能充分发挥应有的消能效果，以避免下泄水流对下游河床和岸坡造成冲刷破坏。目前，在水利水电工程泄洪系统中，泄流消能洞是一种最为常见的泄水建筑物，它是高速泄水的主要通道。随着高坝工程的迅速发展，大泄量的水利水电工程日益增多，泄流消能洞规模也越来越大，泄流消能洞的口径也随之增加，部分工程的泄洪洞口径已超过50m量级，在高速水流作用下，常规的传统掺气坎结构很难给这类超大口径泄流消能洞的高速水流掺气，高速水流掺气不充分时，泄槽结构极易发生空化空蚀破坏，从而导致整个泄洪工程的毁坏，造成巨大的经济损失，也威胁工程的安全。高速水流掺气可以减轻过流表面的空蚀破坏，所以超大口径泄流消能洞掺气盲区是泄流消能洞发生空化空蚀破坏的薄弱部位。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于泄流消能洞的补气坎结构。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种用于泄流消能洞的补气坎结构，包括洞体，所述洞体内壁表面设置有挑坎，所述挑坎下游侧面是与所述洞体内壁表面垂直相交的立面，所述挑坎以内埋设有若干条补气管，所述补气管的一端与所述挑坎下游侧面连通，所述补气管的另一端通过通气管与外界环境连通。

所述补气管的直径大于φ100mm。

设单个通气管所连通的补气管的数量为n，n为自然数，则所述通气管的直径是所述补气管直径的n倍。

所述挑坎上游顶面是与所述洞体内壁表面相交为斜面，该斜面与洞底面之间的夹角大于1°。

所述洞体横断面是明渠断面、城门洞形断面、圆形、马蹄形中的一种。

所述挑坎数量为多个，在泄流消能洞沿程分布，且主要布置于隧洞断面改变、洞线变化等引起流线突变容易发生空化空蚀的位置。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通气管与外界环境大气连通，外界环境中的气流经过通气管流入设置在挑坎内部的补气管，通过补气管为泄流消能洞内的水流补气，避免了出现掺气盲区，进而可以减轻过流表面的空蚀破坏，保护泄流洞，且多个补气管并联连接之后再通过一条通气管与外界环境大气连通，节省了管材消耗，降低了成本，同时，由于管材数量的减少，无需在挑坎内开设大量通孔，进而提高了挑坎的结构稳定性，避免出现塌陷等问题，进而提高了泄流洞整体的结构稳定性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明沿洞体纵向断面剖切的结构示意图；

图2是本发明图1挑坎部分的局部放大图；

图3是本发明沿洞体横向断面剖切的结构示意图。

图中：1-洞体，2-补气管，3-通气管，11-挑坎。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。