[发明专利]一种能增强水流表面自掺气能力的压坡上缘

说明书

本发明公开了一种能增强水流表面自掺气能力的压坡上缘，属于水利水电工程掺气减蚀技术领域。所述压坡上缘上沿压坡纵向设有凹槽，所述凹槽的底面为一倾斜面，底面的一端与压坡出口相交，另一端与压坡上缘的顶面相交，所述凹槽的两侧面均为光滑曲面，所述凹槽的横截面形状呈U形。提出了一种全新概念的掺气方式，通过改变水流表面的形状来增大水流表面卷吸空气的能力，它颠覆了以往对过流壁面实现掺气保护只能通过改变侧壁或者底板形状形成掺气空腔的思维，提出了一种实现掺气保护的全新设计思路，且其结构简单，易于实施，可在各种水利工程中广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种能增强水流表面自掺气能力的压坡上缘，属于水利水电工程掺气减蚀技术领域。

背景技术

在泄洪过程中，由于大量集中的能量(势能)通过尺寸相对较小的泄水建筑物进行“释放”，必然会对泄水通道过流壁面的结构稳定及安全造成一定影响，当能量过大时则可能造成泄水建筑物破坏，除尽可能对结构平整度、结构强度和体型进行合理处置外，工程上常常在泄水建筑物沿程设置一定尺寸的掺气设施对高速水流进行掺气处理，从而对过流壁面形成掺气保护。常采用掺气坎、掺气槽以及二者自由组合等掺气设施对水流进行强迫掺气。

公开号为CN205421200U的中国专利文献，公开了一种泄水建筑物出口挑流消能结构，包括由挑流结构底板和挑流结构边墙构成的挑流结构，所述挑流结构底板的出口端向上翘曲，挑流结构边墙设置在挑流结构底板的两侧，还包括呈槽状的缺口突跌陡槽，所述缺口突跌陡槽设置在挑流结构底板的出口端并延伸至挑流结构的出水口处。此种新型挑流消能结构大大加大水流的纵向扩散度，通过空中扩散、碰撞，降低了单位面积的入水量，从而降低了挑流水舌对下游河床的冲刷能力。

该挑流消能结构后接河床，主要用于降低水舌对河床的冲刷作用，而压坡一般后接内宽与压坡出口宽度相同的泄洪洞等明流泄水建筑物，如果将该挑流消能结构应用于压坡，会导致泄洪洞的顶部和过流壁面受到强大的冲击作用，难以达到掺气保护的目的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种能增强水流表面自掺气能力的压坡上缘。

本发明通过以下技术方案得以实现：

一种能增强水流表面自掺气能力的压坡上缘，所述压坡上缘上沿压坡纵向设有凹槽，所述凹槽的底面为一倾斜面，底面的一端与压坡出口相交，另一端与压坡上缘的顶面相交，所述凹槽的两侧面均为光滑曲面，所述凹槽的横截面形状呈U形。

所述凹槽的长度为L＝(0.4～0.7)L₀，L₀为压坡长度。

所述凹槽的底面为矩形，底面的宽度为b＝(0.4～0.7)B，B为压坡出口宽度。

所述凹槽的底面相对于过压坡上缘中心线的纵截面对称布置。

所述凹槽的压坡出口端深度为h＝(0.1～0.3)h₀，h₀为压坡出口的原始高度。

所述凹槽的两侧面对称，对称面为过压坡上缘中心线的纵截面。

所述光滑曲面的形状从压坡出口端至另一端逐渐减小，尺寸也从压坡出口端至另一端逐渐减小到零。

所述光滑曲面上靠近压坡出口的一端的水平宽度为a＝(0.15～0.3)B。

本发明的有益效果在于：提出了一种全新概念的掺气方式，通过改变水流表面的形状来增大水流表面卷吸空气的能力，它颠覆了以往对过流壁面实现掺气保护只能通过改变侧壁或者底板形状形成掺气空腔的思维，提出了一种实现掺气保护的全新设计思路，且其结构简单，易于实施，可在各种水利工程中广泛应用。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；