[发明专利]洞内自补气消能方法和装置

权利要求书

1.一种洞内自补气消能装置，包括：泄洪洞入口，所述泄洪洞入口与连接井的顶端连接，所述的连接井的底部与出水洞连接，所述的连接井与出水洞中设置有阻水墩，其特征在于，所述的阻水墩带有可以将出水洞顶部的气水混合流引导到消力墩背水面的通气管。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的阻水墩是：挑坎、边墩、压板、组合墩和分散组合墩之一。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的连接井是明流斜井，所述的阻水墩是明流斜井反弧段前端的上游边墩，以及流斜井反弧段后端的挑坎，以及设置在挑坎下游的下游边墩。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的连接井是旋流竖井，所述的阻水墩是设置在出水洞中出水洞与竖井连接处的边墩，以及边墩下游的组合墩。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的连接井是竖井－旋流洞，所述的阻水墩是组合墩。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的连接井是竖井－连续旋流洞，所述的阻水墩，是由没有埋设通气管的边墩和边墩下游的压板构成的。

7.根据权利要求2-5之一所述的装置，其特征在于，所述的边墩或组合墩、分散组合墩中包含的边墩是：设置在出水洞的两侧壁上三角形墩，所述边墩的通气管包括一个竖直的在边墩顶端开口的主管和多个一端在边墩背水面开口另一端与主管连接的支管，所述的主管的开口端带有扩口。

8.根据权利要求2或6所述的装置，其特征在于，所述的压板设置在出水洞的顶部，所述压板的中心竖直纵切面为三角形，所述的压板通气管为一根设置在压板中心的直圆筒形管子，所述的压板通气管的中心轴线与水流方向一致，贯穿整个压板，所述的压板通气管的进口带有扩口。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的组合墩包括：设置在出水洞两侧壁带有通气管的组合边墩和设置在出水洞底部的组合挑坎，所述的组合边墩的底部与组合挑坎的两端连接；所述的分散组合墩包括：设置在出水洞两侧壁带有通气管的分散边墩和设置在分散边墩下游的居于出水洞中心轴线上的带有通气管的梯形的中墩；所述的挑坎包括：设置在出水洞底部的三角形墩，所述三角形墩背水面的出水洞两侧壁中分别埋设有通气管，所述的通气管一端设置阻水墩背水面，另一端设置在出水洞顶部圆弧段。

10.一种使用权利要求2所述装置的洞内自补气消能方法，所述方法的步骤包括：

水流进入出水洞的步骤：用于水流流入出水洞，水流中携带有大量空气；

水流流过边墩：

在边墩的作用下水流进入出水洞并消能的步骤：用于水流在进入出水洞后水流中的空气上升，这时水充斥在整个出水洞的截面上，在城门洞型的出水洞的圆弧形顶部空间形成有空气占多数的气水混合流，由于在出水洞的进口附近设置了边墩，利用水流通过边墩后空间突然扩大消除水中能量；

其特征在于：

从边墩背水面吸气水混合流的步骤：用于水流在流过边墩后在边墩背水面产生负压，所述的负压通过边墩背水面通气管的支管开口联通到主管，主管在墩顶部的开口端吸取出水洞顶部的气水混合流；

在边墩背水面掺气并消能的步骤：用于出水洞顶部的气水混合流通过边墩通气管的主管到支管被吸到边墩背水面掺入边墩背水面的水流中，使边墩背水面的水流中掺入大量空气，产生防蚀、消能的作用；

水流流过压板：

压板阻止水流增压消能的步骤：用于水流受到压板的阻挡，在压板前形成水垫塘增压消能，之后水流流过压板；

从压板背水面吸气水混合流的步骤：用于水流在流过压板后在压板背水面产生负压，所述的负压通过压板通气管吸取在压板迎水面的气水混合流；

在压板背水面掺气消减负压和增强消能的步骤：用于出水洞顶部的气水混合流通过压板通气管被吸到压板背水面掺入压板背水面的水流中，空气弥散，负压消失形成净水射流，使压板背水面的水流形成稳定的明流流态；

水流排气出水洞的步骤：用于水流以稳定的明流流态从出水洞中排出。