一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，所述掺气坎结构包括流道底板、横向设于流道底板上的挑坎以及设于左右两岸流道边墙上的边墙通气孔，所述挑坎中后端上横向开设有直接与左右两岸边墙通气孔及掺气空腔连通的半封闭式挑坎通气孔，所述挑坎通气孔上方的部分挑坎呈悬臂状态。本实用新型专利技术结构设计合理，可以保证在任何水流条件下(即使掺气空腔难以形成)气体均可以进入水流底部，同时还可以有效控制从两侧边墙通气孔通入的气体在流道宽度方向上的分布。入的气体在流道宽度方向上的分布。入的气体在流道宽度方向上的分布。

【技术实现步骤摘要】
一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构


[0001]本技术涉及水利水电工程
，具体涉及一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构。

技术介绍

[0002]在水利水电工程中，当运动水流的流速达到一定程度，在流动边界急剧变化的区域极易发生水流空化并产生空蚀破坏。空蚀破坏的持续作用可对流道结构产生严重破坏，威胁流道和工程枢纽的安全。减免空蚀最为有效和常用的方式就是向水流中掺入一定量的空气，其掺入后在水流内以气泡的形式存在，可以有效地缓解空化微射流产生的冲击破坏，降低建筑物失事的风险。
[0003]在实际应用中，挑坎是最为常用的掺气设施，如图1和2所示。通过在流道底板设置上挑的楔形坎，将水流以一定角度(一般与底板夹角为5～7
°
)挑向空中，水流受重力作用在挑坎末端后一定距离(一般为6
‑
20m)回落至底板。由于挑流水舌下缘的湍动和回落底板时的冲击，空气将从水流下缘和冲击区卷入水体，形成气泡，被水体裹挟着向下游运动。同时，气泡还会受浮力上浮。从单级挑坎末端到掺入的气体完全上浮并从水面逸出的范围为单级挑坎可以保护的范围，一般称为掺气保护区。
[0004]然而，常规掺气挑坎存在如下不足：
[0005]1、当水流流速较小、上挑角度相对较低或流道整体坡度较缓时，一方面挑射水流下缘形成的空腔较小，另一方面挑射水流回落冲击底板后还可能向上游回弹，进而淹没甚至封堵住掺气空腔，使气体无法掺入；
[0006]2、一旦空腔被回弹水流封堵，挑坎不但不能起到掺气的作用，其结构边缘的尖角和其它结构突变就成为了空化源，带来附加的空蚀风险。
[0007]3、掺气空腔完全由挑射水流下缘包络，无法人为控制其在横向上的通气流量。当流道较宽(>30m)时，从流道两侧边墙内通入的空气在靠近边墙的区域就被水流完全掺入，造成流道中部的水流掺气量不足，不能被有效保护，如图1所示。
[0008]可见，上述不足限制了掺气坎的应用效果，对于底坡较缓，水流流速相对较小或变幅较大，或者流道较宽的泄洪设施，应用效果较差。
[0009]基于上述情况，本技术提出了一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，可有效解决以上问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的不足，本技术目的在于提出一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，本技术结构设计合理，可以保证在任何水流条件下(即使掺气空腔难以形成)气体均可以进入水流底部，同时还可以有效控制从两侧边墙通气孔通入的气体在流道宽度方向上的分布。
[0011]为实现上述目的，本技术通过下述技术方案实现：
[0012]一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，所述掺气坎结构包括流道底板、横向设于流道底板上的挑坎，以及设于左右两岸流道边墙上的边墙通气孔，所述挑坎中后端上横向开设有直接与左右两岸边墙通气孔及掺气空腔连通的半封闭式挑坎通气孔，所述挑坎通气孔上方的部分挑坎呈悬臂状态。
[0013]优选的是，所述挑坎通气孔下游侧出口处横向间隔布置有若干中隔墙，每相邻两个中隔墙之间形成有连通挑坎通气孔与掺气空腔的出气口。
[0014]进一步优选的是，各所述中隔墙顶部均与挑坎后端固定连接，其底部均与紧邻掺气空腔的挑坎通气孔底板固定连接。
[0015]进一步优选的是，位于最外端的两个中隔墙分别与左右两岸流道边墙之间形成有所述出气口。
[0016]优选的是，所述挑坎通气孔底板上左右岸边墙区域内开设有排水孔，与流道的排水系统连通。
[0017]优选的是，所述挑坎通气孔外轮廓为直角梯形，其下游边较上游边短。
[0018]进一步优选的是，所述挑坎通气孔靠近上游边上部的角需削平。
[0019]本技术与现有技术相比，具有如下显著优点：
[0020]1、传统掺气坎中边墙内边墙通气孔与掺气空腔直接相连，而本技术掺气坎结构通过设置半封闭于结构内的挑坎通气孔可以保证在任何水流条件下(即使掺气空腔难以形成)气体均可以进入水流底部。
[0021]2、通过在挑坎通气孔出口设置中隔墙，可以控制从两侧边墙内通气孔通入的气体在流道宽度方向上的分布，尽量使气体在宽度方向上均匀的掺入水体，对整个流道进行有效的防空蚀保护。
[0022]3、通过改变各中隔墙的宽度和相邻中隔墙的间距(即两者间空气出口的宽度)，可以对水流在横向上的掺气位置和掺气量进行调整。
附图说明
[0023]图1是
技术介绍
中的常规掺气坎结构俯视图。
[0024]图2是
技术介绍
中的常规掺气坎结构侧视图。
[0025]图3是本技术实施例掺气坎结构的侧视图(省略流道边墙)。
[0026]图4是本技术实施例掺气坎结构的下游立视图(仅展示左岸部分)。
[0027]图5是本技术实施例掺气坎结构的三维示意图(仅展示左岸部分)。
[0028]附图标记：1
‑
流道底板，2
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挑坎，3
‑
挑坎通气孔，4
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中隔墙，5
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水流，6
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掺气空腔，7
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掺入气泡，8
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流道边墙，9
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边墙通气孔，10
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排水孔。
具体实施方式
[0029]为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合具体实施例对本技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明的省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0030]如图3～5所示，本技术提供一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，所述掺气坎结构包括流道底板1、挑坎2和流道边墙8，其中左右两岸流道边墙8上开设有边墙通气孔9，挑坎2与流道底板1整体浇筑，所述挑坎2中后端上横向开设有直接与左右两岸边墙通气孔9连通、与掺气空腔6连通的半封闭式挑坎通气孔3，所述挑坎通气孔3上方的部分挑坎2呈悬臂状态。这样可以通过设置半封闭于结构内的挑坎通气孔3，确保在任何水流5条件下(即使掺气空腔6难以形成)气体均可以进入水流5底部。
[0031]其中，所述挑坎2一般为直角三角形(将其从底板隔离观察的外观轮廓)，上游顶点在流道底板1表面，下游高出底板一定高度(一般为0.5～2.5m)，上缘(斜边)与流道底板1表面呈5～7
°
的夹角，且在其中后部预留有半封闭的挑坎通气孔3。
[0032]其中，所述挑坎通气孔3横向贯穿整个流道的宽度，并在流道边墙8处与边墙内的边墙通气孔9垂直连通；其外轮廓为一直角梯形(斜边在上方)，下游边较上游边短，且其上、下和上游边封闭，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，所述掺气坎结构包括流道底板(1)、横向设于流道底板(1)上的挑坎(2)以及设于左右两岸流道边墙(8)上的边墙通气孔(9)，其特征在于：所述挑坎(2)中后端上横向开设有直接与左右两岸边墙通气孔(9)及掺气空腔(6)连通的半封闭式挑坎通气孔(3)，所述挑坎通气孔(3)上方的部分挑坎(2)呈悬臂状态。2.根据权利要求1所述的防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，其特征在于：所述挑坎通气孔(3)下游侧出口处横向间隔布置有若干中隔墙(4)，每相邻两个中隔墙(4)之间形成有连通挑坎通气孔(3)与掺气空腔(6)的出气口。3.根据权利要求2所述的防空腔淹没、可控通气量横向分布的掺气坎结构，其特征在于：各所述中隔墙(4)顶部均与挑坎(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宗师，蔡芳，陈玉婷，连子怡，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：