本实用新型专利技术涉及一种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出口潜水挑流坎的消能工，包括：入水口与斜井连接，斜井与出水洞连接，斜井与出水洞连接的反弧段的起始处的底板上设置带有通气管的主掺气坎，主掺气坎的上游的两侧壁设置相对而立的一对分别带有通气管的侧掺气坎。出水洞的出口的位置设置在河道的洪水水位之下，出水洞的出口处底板上设置带有通气管的沿河道水流方向和泄洪水流方向逐渐抬起的潜水挑流坎。由于侧掺气坎用涡流负压吸允空气，保护其侧壁不发生空蚀。在泄洪洞出口带有通气管的挑流坎设置在洪水位以下的高程，使河道中的水流产生紊动剪切，提高消能率，减轻对河道的冲刷，避免了泄洪洞破坏和出口下游山体滑坡，大大改善生态环境。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及ー种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出ロ潜水挑流坎的消能エ，是ー种水利工程设施，是ー种用于水库防洪泄水的泄洪洞中的设置。
技术介绍
传统的斜井式泄洪洞，洪水从其进水口通过斜井进入反弧段，再通过平洞的出口挑流坎将水流抛射到下游河内。在高速水流的作用下，反弧段末端的底板极易由于空蚀引起严重破坏。例如美国胡佛坝泄洪洞发生的深达3米的空蚀破坏，格林峡坝处泄洪洞深达6米的破坏，还有墨西哥的英菲尔尼罗坝、西班牙的阿尔达阿达比拉坝等处的泄洪洞，以及中国的刘家峡和ニ滩大坝的泄洪洞都曾发生过类似的破坏。为了防止泄洪洞反弧段末端底板的破坏，通常在反弧段起始处上游斜井的底板上浇注掺气坎(掺气槽)，并在坎后的边墙设置通气孔，防止地板的破坏。然而，由于仅在底板上设置用以防止下游空蚀的掺气坎和通气 孔，当水流的流速很大时(超过40m/s)，掺气坎的边墙也可能发生空蚀，破坏掺气坎和通气孔，使掺气坎失去了保护反弧段末端的防蚀作用。例如中国ニ滩水电站的一号泄洪洞就是由于掺气挑坎后的侧墙出现空蚀，导致下游钢筋混凝土底板严重破坏。传统斜井式泄洪洞的另ー个问题是由于洞内未能有效消能，泄洪洞出水ロ水流带有大量能量，为防止这些能量破坏出水ロ岸边，传统的方式是采用出口挑流坎。这种出口挑流坎都是设在高于下游洪水位以上的高程处，用空中挑流的方式将高速水流抛射到下游河内。这种高速水流抛射会造成严重的河床冲刷，同时由于高速水流在空中的掺气扩散作用，以及从高空降落冲击河水溅起高大的浪花，同大气再次掺混弥散形成严重的雾化现象，产生特大暴雨，某些泄洪洞泄洪吋，由于雾化形成的降雨量竟达1000mm/h，严重破坏生态植被，引起山体滑坡和环境恶化。由于出ロ挑流雾化携帯泥沙粉尘，还会使高压变电器短路，导致电力中断，同时还破坏了岸边公路。
技术实现思路
为了克服现有技术的问题，本技术提出了一种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出口潜水挑流坎的消能エ，对已建成的泄洪洞进行改进，在反弧段起始处底板的掺气坎上游侧壁设置带有通气管的侧掺气坎，改造泄洪洞出水ロ，设置潜水挑流坎，以防止反弧段末端空蚀和减轻出水ロ的雾化现象，消除对泄洪洞下游的生态破坏。本技术的目的是这样实现的一种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出ロ潜水挑流坎的消能エ，所述斜井式泄洪洞包括入水ロ，所述入水ロ与斜井连接，所述的斜井与出水洞连接，所述的斜井与出水洞连接的反弧段的起始处的底板上设置带有通气管的主掺气坎，在所述主掺气坎的上游的两侧壁设置相对而立的ー对分别带有通气管的侧掺气坎；所述的出水洞的出口的位置设置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口与所述河道水流的夹角小于90度并沿泄洪水流的方向扩大，形成喇叭形，所述出水洞的出口处底板上设置带有通气管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向抬起潜水挑流坎。本技术产生的有益效果是为了解决反弧段底板上掺气坎下游空蚀的问题本技术在反弧段底板上的掺气坎上游斜井的两边壁设置带有通气管的侧掺气坎。由于侧掺气坎消能并用负压吸允空气，输送到下游底板上的掺气挑坎处，保护其侧壁不发生空蚀。本技术将泄洪洞出口带有通气管的挑流坎设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产生顺时针的漩涡流，在其上方产生逆时针的漩涡流，进行紊动剪切作用，提高消能率，减轻对河道的冲刷，避免了传统挑流坎所溅起巨大的浪花和在高空中弥散水汽，大大减轻了雾化现象。本技术在原有泄洪洞的基础上做两项改造一是在主掺气坎上游设置侧掺气坎，ニ是改造出水ロ，将出水口的挑流坎设置在下游河道洪水水位之下。两项改造对原有洞体基本不做任何改变，洞内浇筑侧掺气坎和洞出ロ改造在工程上十分容易实现，改进的土方量极小，所以改建成本较低，而防止空蚀和提高消能作用却十分明显的。本技术最好应用在新建泄洪洞的设计中。附图说明 以下结合附图和实施例对本技术作进ー步说明。图I是本技术的实施例一所述斜井式泄洪洞的示意图，是图2 B-B向视图；图2是本技术的实施例一所述斜井式泄洪洞的示意图，是图I A-A向视图；图3是本技术的实施例ニ所述侧掺气坎的示意图，是图2中的d点放大图；图4是本技术的实施例ニ所述侧掺气坎的示意图，是图3中F-F向视图；图5是本技术的实施例三所述的潜水挑流坎的示意图，是图2中的C-C向视图；图6是本技术的实施例三所述的潜水挑流坎的示意图，是图5中的D-D向视图。具体实施方式实施例一本实施例是ー种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出ロ潜水挑流坎的消能エ，如图I、2所示。本实施例所述的斜井式泄洪洞包括入水ロ 1，所述入水ロ与斜井2连接，所述的斜井与出水洞8连接，所述的斜井与出水洞连接的反弧段7的起始处的底板上设置带有通气管5的主掺气坎6，在所述主掺气坎的上游的两侧壁设置相对而立的ー对分别带有通气管3的侧掺气坎4。所述的出水洞的出口的位置设置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出ロ与所述河道水流的夹角小于90度并沿泄洪水流的方向扩大，形成喇叭形，所述出水洞的出ロ处底板上设置带有通气管9的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐渐抬起的潜水挑流坎10。斜井式(俗称龙抬头式)泄洪洞，设有足够的进水和进气通道，其斜井的断面尺寸较大，以便在顶端有足够的空间流通空气，使水流在整个斜井流通过程保持明流。由于洞顶有足够的空气，为设置通气管准备了良好的条件。所述的反弧段指的是斜井与平洞(出水洞)的平滑连接的一段洞体。本实施例所述的斜井和出水洞的截面形状均为城门洞型。为了防止泄洪洞破坏，通常在紧靠反弧段的上游斜井底板上浇注主掺气坎(掺气槽)，并在坎后的边墙设置通气孔，在主掺气坎后产生负压吸允的大量空气，由高速水流带到反弧段的末端形成水气垫层，可以抑制空蚀对钢筋混凝土底板的破坏。所述的主掺气坎可设计为三角墩或其他类型的挑流坎。三角墩的迎水面坡度较小，背水面坡度较大，在斜井中心的纵切面(沿斜井中心轴线的竖直平面)上，所述主掺气坎的形状为三角形，故称为三角墩。通气管安装在斜井洞壁上，进气ロ设置在接近洞顶的位置，出气ロ设置在掺气坎背水面，或掺气坎背水面相邻的两侧洞壁上。通气管的截面形状可以是圆形，也可以是矩形，或者正方形等形状。 以往仅在底板上设置掺气坎和通气管，用以防止下游空蚀，但是当高速水流的流速很大时(超过40m/s)，主掺气坎的侧壁上也可能发生空蚀，破坏主掺气坎和通气管，使主掺气坎失去了保护反弧段末端的防蚀作用。为了解决此问题本实施例在主掺气坎上游斜井的两侧壁设置带有通气管的侧掺气坎。由于侧掺气坎的负压吸允空气输送到下游主掺气挑坎处，可以保护其侧壁不发生空蚀，同时在两道侧掺气坎后形成的立轴漩涡也起到一定的消能作用。所述的侧掺气坎是成对的设置在斜井两侧的洞壁上，两个侧掺气坎相对而立，使斜井在侧掺气坎的位置过水截面积缩小，以产生一种挤压射流的作用。所述的侧掺气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侧掺气坎截面形状为三角形，故称为三角墩。三角墩上设置的通气管可以是ー根主管带有几根支管，主管的进气ロ设置三角墩的顶部，接近斜井的洞顶。在主管上连接几根支管，支管的出气ロ设置在三角墩的背水面。也可以用数根管子，直接将三角墩的背水面与接近洞顶的位置连接。所述的出水洞是一条纵向底坡很本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出口潜水挑流坎的消能工，所述的斜井式泄洪洞包括：入水口，所述入水口与斜井连接，所述的斜井与出水洞连接，所述的斜井与出水洞的连接处为反弧段，所述反弧段的起始处的底板上设置带有通气管的主掺气坎，其特征在于，在所述主掺气坎的上游的两侧壁设置相对而立的一对分别带有通气管的侧掺气坎；所述的出水洞的出口的位置设置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口与所述河道水流的夹角小于90度并沿泄洪水流的方向扩大，形成喇叭形，所述出水洞的出口处底板上设置带有通气管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐渐抬起的潜水挑流坎。
【技术特征摘要】
1.一种斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出ロ潜水挑流坎的消能エ，所述的斜井式泄洪洞包括入水ロ，所述入水ロ与斜井连接，所述的斜井与出水洞连接，所述的斜井与出水洞的连接处为反弧段，所述反弧段的起始处的底板上设置带有通气管的主掺气坎，其特征在干，在所述主掺气坎的上游的两侧壁设置相对而立的ー对分别带有通气管的侧掺气坎；所述的出水洞的出ロ的位置设置在河道的洪水水位之下，所述出水洞的出口与所述河道水流的夹角小于90度并沿泄洪水流的方向扩大，形成喇叭形，所述出水洞的出ロ处底板上设置带有通气管的沿所述河道水流方向和所述泄洪水流方向逐渐抬起的潜水挑流坎。2.根据权利要求I所述的消能エ，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：董兴林，杨开林，李福田，付辉，郭新蕾，王涛，郭永鑫，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：
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