[实用新型]一种适用于不同流量下的阶梯溢流坝、联合掺气设施

说明书

本实用新型公开了一种适用于不同流量下的阶梯溢流坝、联合掺气设施，包括过渡阶梯段、均匀阶梯段，阶梯溢流坝包括过渡阶梯段、均匀阶梯段，过渡阶梯段出水端连接均匀阶梯段；过渡阶梯段通过将三阶均匀阶梯尺寸分别扩大两倍，形成2倍均匀阶梯尺寸的3级大台阶，在每级大台阶上设置若干个单元块体作为可调阶梯形成过渡阶梯段。本实用新型所述可避免阶梯溢流坝空化空蚀，能有效保护泄洪建筑物在高水头、大单宽流量下坝体安全；在前置掺气坎与跌落式过渡台阶作用下，水流的消能效果有所增加，对消除溢流坝下泄洪水产生雾化有积极作用并保护了下游农田作物的生长及灌溉。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于不同流量下的阶梯溢流坝、联合掺气设施，属于水利水电工程领域。

背景技术

为了适应我国大中型水电站的建设且伴随RCC筑坝技术的逐渐成熟，我国分析了宽尾墩与阶梯溢流坝各自的优点与特点后，首次提出了泄流与消能结合起来的宽尾墩＋阶梯溢流坝＋消力池联合消能工消能方式。它兼有小流量时阶梯旋滚消能与大流量时坝面无水区来提高防空蚀破坏的能力。其单宽流量与单一方式可提高数倍。现阶段采用这种宽尾墩＋阶梯溢流坝＋消力池联合消能工消能方式的水利工程有广西省的百色水电站、云南省的大朝山水电站等。但从已建成运行的工程实例中发现，新建成的溢流坝常常在运行宣泄一段时间的洪水后，坝面出现严重的空蚀破坏。福建水东水电站尽管将阶梯式溢洪道与宽尾墩联合使用，在宣泄单宽流量90m³/s·m洪水时，溢洪道出现的轻微的空蚀破坏，丹江口水库台阶式溢洪道1973年宣泄单宽流量为120m³/s·m的洪水后出现了大面积的空蚀坑。再者。通过实验分析与数值模拟发现，在高水头、大单宽流量下，台阶面上水深较大，水舌下缘的坝面与空腔的有效接触面积较小导致底部掺气不足，坝面容易出现严重的空化空蚀破坏，从而影响大坝安全运行与使用寿命。因此，阶梯消能工仍有待进行体型优化，增加对不同高水头、大单宽流量阶梯溢流坝的适用性，提高消能效率和减蚀能力。

发明内容

本实用新型提供了一种适用于不同流量下的阶梯溢流坝、联合掺气设施，通过设计跌落式的过渡台阶，以进一步提高掺气效果。

本实用新型的技术方案是：一种适用于不同流量下的阶梯溢流坝，包括过渡阶梯段3、均匀阶梯段4，过渡阶梯段3出水端连接均匀阶梯段4；过渡阶梯段3通过将三阶均匀阶梯尺寸分别扩大两倍，形成2倍均匀阶梯尺寸的3级大台阶，在每级大台阶上设置若干个单元块体7作为可调阶梯形成过渡阶梯段3。

所述每个单元块体7下都安装有同步顶升系统的液压千斤顶8-1，同步顶升系统中的PLC控制装置8-3用于控制液压千斤顶8-1带动单元块体7升降来实现调整可调阶梯高度；其中位于同一级的若干个单元块体7底部的液压千斤顶8-1通过外壳封装，通过外壳作为单元块体7顶升状态下单元块体7顶升脱离大台阶高度下的立面。

所述大台阶宽度b1= b3*2，大台阶高度h1=h3*2，可调阶梯宽度b2=0.75b1，可调阶梯高度h2=（0.5～0.75）×h1；b3、h3分别表示均匀阶梯段4中均匀阶梯的宽度、高度。

一种采用适用于不同流量下的阶梯溢流坝构建的联合掺气设施，其特征在于：包括WES曲线段1、前置掺气坎2、阶梯溢流坝、反弧段5、消力池段6；WES曲线段1、前置掺气坎2、阶梯溢流坝、反弧段5、消力池段6依次从进水端到出水端连接为一个整体。

本实用新型的有益效果是：

1、在不同流量下，WES曲面后的水流在阶梯溢流坝段形成厚而长的水舌，在水舌的不断覆盖下阶梯面掺气十分不足。为了提高水舌下掺气空腔的长度，增大前几阶台阶立面的掺气浓度，本实用新型设计跌落式的过渡台阶，以避免空化的产生，提高阶梯溢流坝的运行安全及使用寿命。

2、本实用新型所述可避免阶梯溢流坝空化空蚀，能有效保护泄洪建筑物在高水头、大单宽流量下坝体安全；在前置掺气坎与跌落式过渡台阶作用下，水流的消能效果有所增加，对消除溢流坝下泄洪水产生雾化有积极作用并保护了下游农田作物的生长及灌溉。