[发明专利]一种有压泄洪孔口控流设施

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程领域，具体涉及一种有压泄洪孔口控流设施，包括弧形闸门和有压泄洪孔口。

背景技术

水利水电工程中，对于高水头泄洪洞，为了保护泄洪洞过流壁面不发生空化空蚀破坏，工程上通常将弧形闸门处的泄洪洞设计成突扩突跌掺气结构，通过向水流掺入空气，解决高水头泄洪洞弧形闸门后的空蚀破坏问题。

现有技术的突扩突跌掺气方案，是在弧形闸门与泄洪洞底部相接的位置设置掺气挑坎，掺气挑坎两侧设置同时作为闸门密封面的弧形突扩侧墙，掺气挑坎的上边缘与弧形闸门的下门面匹配，掺气挑坎两侧的弧形突扩侧墙与弧形闸门两侧的门面匹配，共同构成密封水流的密封。这种掺气挑坎与弧形闸门为一体结构的突扩突跌方案，在弧形闸门局开时底部空腔的长度变短、空腔内回水加剧，有时甚至堵住位于底部空腔侧面的进气口，水翅现象严重等，如图1所示。实际工程中采用这种方案的掺气结构布局，已经发生多起闸门局开时破坏的实例。

发明内容

针对现有技术的有压泄洪孔口控流设施存在的问题，本发明提出了一种新结构的有压泄洪孔口控流设施，以解决现有技术的有压泄洪孔口控流设施，在弧形闸门局开时存在的底部空腔的长度变短、空腔内回水加剧，有时甚至堵住位于底部空腔侧面的进气口，水翅现象严重等问题。

本发明解决现有技术的有压泄洪孔口控流设施在弧形闸门局开时所存在的问题，其基本思想是采取在弧形闸门的门叶面底缘，向前伸出一导流板，以改进弧形闸门局开时水体流过弧形闸门门叶底缘的流态。

本发明提供的有压泄洪孔口控流设施，由有压泄洪孔口和与之相匹配的弧形闸门构成，所述弧形闸门的门叶在靠近下边缘的门叶板面上设计有一随弧形闸门启闭一起运动的前伸导流结构，有压泄洪孔口的顶板设计有与所述导流结构相匹配的凹腔，用于在弧形闸门全开启时容纳所述导流结构。

在本发明的上述技术方案中，所述导流结构，可以是板式的导流结构，也可以是楔形体导流结构，优先选用楔形体导流结构。所述楔形体导流结构，可以是实体型的楔形体导流结构，也可以是中空型的楔形体导流结构，优先选用中空型的楔形体导流结构。所述中空型楔形体导流结构，由固定在门叶板面上的上楔面板和下楔面板构成，上楔面板和下楔面板的另一端相接形成导流结构的楔端。所述楔形体导流结构的下楔面板的导流面，最好与门叶板面下边缘平齐。进一步地，所述楔形体导流结构的下楔面板，最好设计成，在弧形闸门全关闭时，其导流面与泄洪洞过流孔底板相接触，或导流面与泄洪洞过流孔底板之间的距离不大于20cm。所述楔形体导流结构的上楔面板，其上板面优先设计为平面。所述楔形体导流结构的楔角可在10⁰～75⁰范围，优选范围为15⁰～45⁰。

在本发明的上述技术方案中，所述导流结构前伸长度为2～4米。对于板式导流结构，前伸长度为导流板的长度；对于楔形体导流结，前伸长度为楔形体的高度。导流结构前伸长度，具体长度与泄洪洞的水头高度、泄洪洞过流孔口控流设施的规模等因素有关。

本发明提供的有压泄洪孔口控流设施，在弧形闸门关闭时，导流结构的导流面与底板接触，如图2所示，也可以是相距不超过20cm。当弧形闸门局开时，导流结构的导流面与泄洪洞过流孔口底板之间形成过流通道，水流的流线在导流结构前缘发生急剧变化，但进入到过流通道后得到充分调整，从而保证出口处是渐变流的流态，如图3所示。当弧形闸门全开时，导流结构的整个结构纳入泄洪洞过流孔顶板上的凹腔，导流结构的导流面成为顶板出口压坡的一部分，如图4所示。

本发明供的有压泄洪孔口控流设施，由于弧形闸门的门叶板面下边缘设置有导流结构，导流结构的导流面在弧形闸门局开时，导流结构的导流面与泄洪洞过流孔口底板之间形成过流通道，水流的流线在导流结构前缘发生急剧变化，但进入到过流通道后得到充分调整，从而保证出口处是渐变流的流态，因此解决了现有技术的有压泄洪孔口控流设施，水流的流线在弧形闸门下缘发生急剧变化，导致水体流经跌坎形成的底部空腔长度变短、空腔内回水加剧，有时甚至堵住位于底部空腔侧面的进气口，水翅现象严重的问题。高水头水利水电工程采用本发明揭示的有压泄洪孔口控流设施，可有效提高设施的运行可靠性、安全性和寿命。

附图说明

附图1是现有技术的有压泄洪孔口控流设施在弧形闸门处于局部开启时的水体流态示意图。

附图2是本发明的有压泄洪孔口控流设施的结构示意图，其中弧形闸门处于关闭状态。