一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流消能工制造技術

本實用新型專利技術涉及一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能工，包括：入水口與斜井連接，斜井與出水洞連接，斜井與出水洞連接的反弧段的起始處的底板上設置帶有通氣管的主摻氣坎，主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的一對分別帶有通氣管的側摻氣坎。出水洞的出口的位置設置在河道的洪水水位之下，出水洞的出口處底板上設置帶有通氣管的沿河道水流方向和泄洪水流方向逐漸抬起的潛水挑流坎。由于側摻氣坎用渦流負壓吸允空氣，保護其側壁不發生空蝕。在泄洪洞出口帶有通氣管的挑流坎設置在洪水位以下的高程，使河道中的水流產生紊動剪切，提高消能率，減輕對河道的沖刷，避免了泄洪洞破壞和出口下游山體滑坡，大大改善生態環境。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及ー種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出ロ潛水挑流坎的消能エ，是ー種水利工程設施，是ー種用于水庫防洪泄水的泄洪洞中的設置。
技術介紹
傳統的斜井式泄洪洞，洪水從其進水口通過斜井進入反弧段，再通過平洞的出口挑流坎將水流拋射到下游河內。在高速水流的作用下，反弧段末端的底板極易由于空蝕引起嚴重破壞。例如美國胡佛壩泄洪洞發生的深達3米的空蝕破壞，格林峽壩處泄洪洞深達6米的破壞，還有墨西哥的英菲爾尼羅壩、西班牙的阿爾達阿達比拉壩等處的泄洪洞，以及中國的劉家峽和ニ灘大壩的泄洪洞都曾發生過類似的破壞。為了防止泄洪洞反弧段末端底板的破壞，通常在反弧段起始處上游斜井的底板上澆注摻氣坎(摻氣槽)，并在坎后的邊墻設置通氣孔，防止地板的破壞。然而，由于僅在底板上設置用以防止下游空蝕的摻氣坎和通氣 孔，當水流的流速很大時(超過40m/s)，摻氣坎的邊墻也可能發生空蝕，破壞摻氣坎和通氣孔，使摻氣坎失去了保護反弧段末端的防蝕作用。例如中國ニ灘水電站的一號泄洪洞就是由于摻氣挑坎后的側墻出現空蝕，導致下游鋼筋混凝土底板嚴重破壞。傳統斜井式泄洪洞的另ー個問題是由于洞內未能有效消能，泄洪洞出水ロ水流帶有大量能量，為防止這些能量破壞出水ロ岸邊，傳統的方式是采用出口挑流坎。這種出口挑流坎都是設在高于下游洪水位以上的高程處，用空中挑流的方式將高速水流拋射到下游河內。這種高速水流拋射會造成嚴重的河床沖刷，同時由于高速水流在空中的摻氣擴散作用，以及從高空降落沖擊河水濺起高大的浪花，同大氣再次摻混彌散形成嚴重的霧化現象，產生特大暴雨，某些泄洪洞泄洪吋，由于霧化形成的降雨量竟達1000mm/h，嚴重破壞生態植被，引起山體滑坡和環境惡化。由于出ロ挑流霧化攜帯泥沙粉塵，還會使高壓變電器短路，導致電力中斷，同時還破壞了岸邊公路。
技術實現思路
為了克服現有技術的問題，本技術提出了一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能エ，對已建成的泄洪洞進行改進，在反弧段起始處底板的摻氣坎上游側壁設置帶有通氣管的側摻氣坎，改造泄洪洞出水ロ，設置潛水挑流坎，以防止反弧段末端空蝕和減輕出水ロ的霧化現象，消除對泄洪洞下游的生態破壞。本技術的目的是這樣實現的一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出ロ潛水挑流坎的消能エ，所述斜井式泄洪洞包括入水ロ，所述入水ロ與斜井連接，所述的斜井與出水洞連接，所述的斜井與出水洞連接的反弧段的起始處的底板上設置帶有通氣管的主摻氣坎，在所述主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的ー對分別帶有通氣管的側摻氣坎；所述的出水洞的出口的位置設置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口與所述河道水流的夾角小于90度并沿泄洪水流的方向擴大，形成喇叭形，所述出水洞的出口處底板上設置帶有通氣管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向抬起潛水挑流坎。本技術產生的有益效果是為了解決反弧段底板上摻氣坎下游空蝕的問題本技術在反弧段底板上的摻氣坎上游斜井的兩邊壁設置帶有通氣管的側摻氣坎。由于側摻氣坎消能并用負壓吸允空氣，輸送到下游底板上的摻氣挑坎處，保護其側壁不發生空蝕。本技術將泄洪洞出口帶有通氣管的挑流坎設置在洪水位以下的高程，使河道中的水流在高速射流的拖曳下在挑流水舌的下方產生順時針的漩渦流，在其上方產生逆時針的漩渦流，進行紊動剪切作用，提高消能率，減輕對河道的沖刷，避免了傳統挑流坎所濺起巨大的浪花和在高空中彌散水汽，大大減輕了霧化現象。本技術在原有泄洪洞的基礎上做兩項改造一是在主摻氣坎上游設置側摻氣坎，ニ是改造出水ロ，將出水口的挑流坎設置在下游河道洪水水位之下。兩項改造對原有洞體基本不做任何改變，洞內澆筑側摻氣坎和洞出ロ改造在工程上十分容易實現，改進的土方量極小，所以改建成本較低，而防止空蝕和提高消能作用卻十分明顯的。本技術最好應用在新建泄洪洞的設計中。附圖說明 以下結合附圖和實施例對本技術作進ー步說明。圖I是本技術的實施例一所述斜井式泄洪洞的示意圖，是圖2 B-B向視圖；圖2是本技術的實施例一所述斜井式泄洪洞的示意圖，是圖I A-A向視圖；圖3是本技術的實施例ニ所述側摻氣坎的示意圖，是圖2中的d點放大圖；圖4是本技術的實施例ニ所述側摻氣坎的示意圖，是圖3中F-F向視圖；圖5是本技術的實施例三所述的潛水挑流坎的示意圖，是圖2中的C-C向視圖；圖6是本技術的實施例三所述的潛水挑流坎的示意圖，是圖5中的D-D向視圖。具體實施方式實施例一本實施例是ー種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出ロ潛水挑流坎的消能エ，如圖I、2所示。本實施例所述的斜井式泄洪洞包括入水ロ 1，所述入水ロ與斜井2連接，所述的斜井與出水洞8連接，所述的斜井與出水洞連接的反弧段7的起始處的底板上設置帶有通氣管5的主摻氣坎6，在所述主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的ー對分別帶有通氣管3的側摻氣坎4。所述的出水洞的出口的位置設置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出ロ與所述河道水流的夾角小于90度并沿泄洪水流的方向擴大，形成喇叭形，所述出水洞的出ロ處底板上設置帶有通氣管9的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐漸抬起的潛水挑流坎10。斜井式(俗稱龍抬頭式)泄洪洞，設有足夠的進水和進氣通道，其斜井的斷面尺寸較大，以便在頂端有足夠的空間流通空氣，使水流在整個斜井流通過程保持明流。由于洞頂有足夠的空氣，為設置通氣管準備了良好的條件。所述的反弧段指的是斜井與平洞(出水洞)的平滑連接的一段洞體。本實施例所述的斜井和出水洞的截面形狀均為城門洞型。為了防止泄洪洞破壞，通常在緊靠反弧段的上游斜井底板上澆注主摻氣坎(摻氣槽)，并在坎后的邊墻設置通氣孔，在主摻氣坎后產生負壓吸允的大量空氣，由高速水流帶到反弧段的末端形成水氣墊層，可以抑制空蝕對鋼筋混凝土底板的破壞。所述的主摻氣坎可設計為三角墩或其他類型的挑流坎。三角墩的迎水面坡度較小，背水面坡度較大，在斜井中心的縱切面(沿斜井中心軸線的豎直平面)上，所述主摻氣坎的形狀為三角形，故稱為三角墩。通氣管安裝在斜井洞壁上，進氣ロ設置在接近洞頂的位置，出氣ロ設置在摻氣坎背水面，或摻氣坎背水面相鄰的兩側洞壁上。通氣管的截面形狀可以是圓形，也可以是矩形，或者正方形等形狀。 以往僅在底板上設置摻氣坎和通氣管，用以防止下游空蝕，但是當高速水流的流速很大時(超過40m/s)，主摻氣坎的側壁上也可能發生空蝕，破壞主摻氣坎和通氣管，使主摻氣坎失去了保護反弧段末端的防蝕作用。為了解決此問題本實施例在主摻氣坎上游斜井的兩側壁設置帶有通氣管的側摻氣坎。由于側摻氣坎的負壓吸允空氣輸送到下游主摻氣挑坎處，可以保護其側壁不發生空蝕，同時在兩道側摻氣坎后形成的立軸漩渦也起到一定的消能作用。所述的側摻氣坎是成對的設置在斜井兩側的洞壁上，兩個側摻氣坎相對而立，使斜井在側摻氣坎的位置過水截面積縮小，以產生一種擠壓射流的作用。所述的側摻氣坎可以是三角墩或其他的墩形。所述的三角墩是由于沿水流平面所截取的側摻氣坎截面形狀為三角形，故稱為三角墩。三角墩上設置的通氣管可以是ー根主管帶有幾根支管，主管的進氣ロ設置三角墩的頂部，接近斜井的洞頂。在主管上連接幾根支管，支管的出氣ロ設置在三角墩的背水面。也可以用數根管子，直接將三角墩的背水面與接近洞頂的位置連接。所述的出水洞是一條縱向底坡很本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出口潛水挑流坎的消能工，所述的斜井式泄洪洞包括：入水口，所述入水口與斜井連接，所述的斜井與出水洞連接，所述的斜井與出水洞的連接處為反弧段，所述反弧段的起始處的底板上設置帶有通氣管的主摻氣坎，其特征在于，在所述主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的一對分別帶有通氣管的側摻氣坎；所述的出水洞的出口的位置設置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口與所述河道水流的夾角小于90度并沿泄洪水流的方向擴大，形成喇叭形，所述出水洞的出口處底板上設置帶有通氣管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐漸抬起的潛水挑流坎。

【技術特征摘要】
1.一種斜井式泄洪洞的側壁摻氣坎和出ロ潛水挑流坎的消能エ，所述的斜井式泄洪洞包括入水ロ，所述入水ロ與斜井連接，所述的斜井與出水洞連接，所述的斜井與出水洞的連接處為反弧段，所述反弧段的起始處的底板上設置帶有通氣管的主摻氣坎，其特征在干，在所述主摻氣坎的上游的兩側壁設置相對而立的ー對分別帶有通氣管的側摻氣坎；所述的出水洞的出ロ的位置設置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口與所述河道水流的夾角小于90度并沿泄洪水流的方向擴大，形成喇叭形，所述出水洞的出ロ處底板上設置帶有通氣管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐漸抬起的潛水挑流坎。2.根據權利要求I所述的消能エ，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董興林，楊開林，李福田，付輝，郭新蕾，王濤，郭永鑫，
申請(專利權)人：中國水利水電科學研究院，
類型：實用新型
國別省市：