[发明专利]掺气设施体型及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及用于水利水电工程上的一种减少空腔回水的掺气设施体型，它设置在泄水建筑物底板上，通过强迫掺气，减(免)空蚀破坏的可能性。该发明尤其适应于小底坡、大单宽、低佛汝数的泄洪建筑物。

背景技术

在小底坡、大单宽、低佛汝数泄洪建筑物的掺气设施的设置中，在某些特定的情况下，往往不易获得有效空腔，而有效空腔长度往往是衡量掺气效果的一个重要指标。通常情况下，空腔长度越长掺气效果越好，而无空腔往往说明掺气效果较差。因此，选择合理的掺气体型是非常重要的。

在以往的掺气设施体型研究中，往往注重对上游掺气坎体型的选择，而对掺气坎的挑射水流与下游底坡的衔接研究较少。在通常情况下，下游底坡采用直线连接，底坡的坡度单一，只能适用特定的来流条件，而现实情况来流条件是随着水头和流量不断变化的，在某种来流条件下，往往会出现挑射水流与下游底坡衔接不畅的情况，出现空腔回水，严重时空腔会完全泯灭，使掺气设施不能发挥作用。

发明内容

本发明提供的掺气设施体型中挑流水舌落点C前后一段距离内泄水建筑物底板体型采用圆弧、抛物线或其它非直线连接曲线。

本发明对上游掺气坎体型没有特殊要求。在掺气坎下游，通过调整挑流水舌落点局部区域底坡的体型，使出坎水舌的上缘和下缘与下游底坡平顺衔接，夹角尽可能的减小，通常，挑流水舌与落点附近区域的夹角为10度以下。从而在水舌下方形成完整空腔，避免形成空腔回水和反向漩滚等不利流态，达到水舌充分掺气的目的。进而保证工程的安全运行。

本发明尤其适用于小底坡、大单宽、低佛汝数泄洪建筑物，特别是下游衔接底坡i＜0.1的情形。i是指底坡斜面与水平方向夹角的高与水平段的比值。

本发明下游局部底坡(挑流水舌落点附近)采用圆弧、抛物线等曲线连接，底坡是不断变化的，可以适用不断变化的来流条件，使得挑流水舌与下游底坡衔接良好，从而形成稳定空腔，掺气设施可以发挥良好作用。

附图说明

图1是本发明技术方案的示意图；其中图中C点为落点。

图2是本发明实施例的示意图。

实施例1

某大型水电站泄洪洞正常蓄水位475.000m，最大单宽流量为227.54m²/s。当下游底坡采用直线型连接时，挑流水舌下不能形成完整空腔，掺气空腔内充满回水和反向旋滚，掺气设施不能发挥作用。

采用本发明的技术方案，掺气坎下游局部底坡采用圆弧型曲线，如图1所示，图中桩号和标注尺寸均以m计，BD段为圆弧型底板，半径为R1，C点为挑流水舌(中心线)冲击圆弧底板处，α为二者在切线方向的夹角(C点位置)。在落点C前后20米范围内，即BD段采用圆弧型曲线。挑流水舌下形成了完整空腔，无空腔回水出现，解决了掺气设施的空腔回水问题，确保了工程的安全运行。其中，在正常水位时挑流水舌与圆弧型底板的夹角小于7.5度。