[实用新型]一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构

说明书

本实用新型公开了一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构，通过在泄洪洞高流速段设置有压结构，即消力坎使水流在有压结构前形成水跃并消能，给顺流而下的水流施加一个反向作用力，从而使水流在洞内发生水跃，使其流态迅速由急流转换成缓流，同时，在尾坎顶部将原泄洪洞洞顶下压形成高度逐渐降低的压坡，并通过有压段出口高度控制泄洪洞下游流速，从而大幅降低洞内流速，使得水流在尾坎与压坡之间形成有压流，经过消能减蚀段水跃消能以及有压段调流后，进入泄洪洞下游段的水流流速将显著降低，从而实现减小洞内流速，降低泄洪洞壁面由于高流速引起的空蚀风险，该结构造型简单，消能效果突出，具有较大的应用价值。

技术领域

本实用新型属于水利工程技术领域，具体涉及一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构。

背景技术

水利水电工程中，无压隧洞是经常使用的一种泄水建筑物。随着大型水利水电枢纽工程的建设，泄洪洞泄流量显著增大，泄洪水头也直线升高，高水头必然带来高流速问题，从而使泄水建筑物面临极大的空蚀风险。

一般地，工程上通常采用在泄水建筑物断面流速达到25～30m/s流速位置增设掺气设施，通过源源不断地向水体通入空气从而对过流壁面形成掺气保护。该方法施工简单，效果显著，在工程界得到了广泛的应用；但是，对于部分小底坡泄洪洞且洞内水深较大的情况，由于水流弗劳德数相对较小，掺气空腔往往极易被回水淹没，从而无法实现向水流通气的目的。常规无压泄洪洞布置如图1所示。极端情况下，掺气坎的设置不但未能实现良好的通气，掺气坎反而成为突体空化源，进而造成泄洪洞的结构破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构，包括设置于泄洪洞中游段的消能减蚀段和有压段，消能减蚀段设置于有压段上游，消能减蚀段的泄洪洞洞顶高度高于泄洪洞上游洞顶高度，有压段的泄洪洞底板上设有消力坎，消力坎高于泄洪洞底板高度，在有压段顶部将原泄洪洞洞顶下压形成高度逐渐降低的压坡结构。

进一步的，消能减蚀段长度L₁为水跃长度L的1.1～1.3倍。

进一步的，消能减蚀段的泄洪洞洞顶高度高于泄洪洞上游洞顶高度值H₂为跃后水深h₂与泄洪洞上游洞顶高度H₁之差的1.1～1.4倍。

进一步的，消力坎坎高H₃为1.0～3.0m。

进一步的，有压段出口高度值H₄为泄洪洞单宽流量值q的二十五分之一至二十分之一。

进一步的，有压段长度值L₂为有压段出口高度值H₄的3～15倍。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

一种用于泄洪洞消能减蚀排洪结构，通过在泄洪洞高流速段设置有压结构，即消力坎使水流在有压结构前形成水跃并消能，给顺流而下的水流施加一个反向作用力，从而使水流在洞内发生水跃，使其流态迅速由急流转换成缓流，同时，在尾坎顶部将原泄洪洞洞顶下压形成高度逐渐降低的压坡，并通过有压段出口高度控制泄洪洞下游流速，从而大幅降低洞内流速，使得水流在尾坎与压坡之间形成有压流，经过消能减蚀段水跃消能以及有压段调流后，进入泄洪洞下游段的水流流速将显著降低，从而实现减小洞内流速，降低泄洪洞壁面由于高流速引起的空蚀风险，该结构造型简单，消能效果突出，具有较大的应用价值。

附图说明

图1为常规无压泄洪洞布置结构示意图。

图2为本实用新型高流速泄洪洞消能减蚀结构示意图。