[实用新型]泄洪洞洞内掺气竖井结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电领域，尤其是一种泄洪洞洞内掺气竖井结构。

背景技术

随着国家对水电清洁能源的需求，修建了大量的高坝，相应也修建了用于泄洪的高水头、高流速的泄洪洞。高速水流紊动造成水流空化作用对泄洪洞过流面的混凝土形成微小冲击力，长期、巨量的微冲击作用易造成泄洪洞空蚀破坏，为解决该问题，需向高速水流底部掺气以保护过流面。

泄洪洞掺气方式为利用挑坎或跌坎在高速水流底部形成一稳定负压空腔，利用负压作用，通过泄洪洞过流面背面与洞顶大气联通的掺气竖井把水面线以上的空气吸入，并通过下部的掺气孔把空气掺入高速水流。

掺气孔及掺气竖井的体型及大小根据模型试验确定。传统的掺气竖井顶部一般为竖直向上与泄洪洞顶拱垂直相交。

传统掺气竖井顶部与顶拱垂直相交，竖井顶部与空气接触空间小，进风口小；泄洪洞上部无水区域空气受高速水流携气作用影响顺水流方向高速移动，空气进入掺气竖井前需平面垂直转弯至竖井顶部空间，再由竖井顶部空间垂直转弯进入下部竖井，空气行进通道连续两次垂直转弯，影响进风效果；且高风速遇风道体形急剧变化易形成风啸噪音；空气行进通道垂直转弯，结构应力集中。

实用新型内容

为了克服现有掺气竖井进风口小的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能增加掺气竖井通风能力的泄洪洞洞内掺气竖井结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：泄洪洞洞内掺气竖井结构，包括顶拱和底板，底板上设置有掺气设施，掺气设施的同断面的边墙两侧外设置有掺气竖井，掺气竖井通过边墙上设置的掺气孔与泄洪洞的内部连通，顶拱由掺气竖井上方的扩高顶拱和分别位于扩高顶拱上、下游的常规断面顶拱组成，掺气竖井的顶部低于顶拱的最低点且高于泄洪洞的水面线。

扩高顶拱的扩高范围向上、下游延伸至掺气竖井的上游断面以上和掺气竖井的下游断面以下。

所述扩高顶拱为具有均一横截面形状的等高顶拱。

所述扩高顶拱由渐扩式顶拱和等高顶拱连接组成，渐扩式顶拱平滑连接所述位于扩高顶拱上游的常规断面顶拱和所述等高顶拱。

此外，所述掺气竖井的顶部设置有穿过顶拱1与洞外大气相通的通气管14。

进一步的是，以渐缩式顶拱替代所述等高顶拱。

本实用新型的有益效果是：掺气竖井的进风口更大，通风能力更强，结构的局部应力集中得到改善。

附图说明

图1是传统泄洪洞洞内掺气竖井结构的主视图（也是图2的E-E剖视图）。

图2是图1的F-F剖视图。

图3是图1的G-G剖视图的局部放大图。

图4是本实用新型泄洪洞洞内掺气竖井结构的主视图（也是图5的H-H剖视图）。

图5是图4的K-K剖视图。

图6是图4的J-J剖视图的局部放大图的旋转视图。

图7是另一种本实用新型的泄洪洞洞内掺气竖井结构的示意图。

图中标记为，1-顶拱，2-底板，3-掺气设施，4-边墙，5-掺气孔，6-掺气竖井，8-掺气竖井高程，9-水面线，11-常规断面顶拱，12-扩高顶拱，13-常规断面顶拱，14-通气管，121-渐扩式顶拱，122-等高顶拱，W-水流方向，θ1-上游进风角度，θ2-上游进风角度，θ3-下游进风角度，θ4-下游进风角度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2、图3所示，传统泄洪洞洞内掺气竖井结构包括顶拱1和底板2，底板2上设置有掺气设施3，掺气设施3的同断面的边墙4两侧外设置有掺气竖井6，掺气竖井6通过边墙4上设置的掺气孔5与泄洪洞的内部连通，顶拱1由掺气竖井6上方的扩高顶拱12和分别位于扩高顶拱12上、下游的常规断面顶拱11、13组成，掺气竖井6的顶部与顶拱1的最低点平齐，扩高顶拱12是具有均一横截面形状的等高顶拱。

如图4、图5、图6和图7所示，本实用新型的泄洪洞洞内掺气竖井结构包括顶拱1和底板2，底板2上设置有掺气设施3，掺气设施3的同断面的边墙4两侧外设置有掺气竖井6，掺气竖井6通过边墙4上设置的掺气孔5与泄洪洞的内部连通，顶拱1由掺气竖井6上方的扩高顶拱12和分别位于扩高顶拱12上、下游的常规断面顶拱11、13组成，掺气竖井6的顶部低于顶拱1的最低点,且高于水面线9。通过降低掺气竖井顶部高程，可在不改变掺气竖井6横截面积的前提下扩大竖井顶部进风空间。