跌坎底流消能強迫摻氣減蝕裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水利水電領域，尤其涉及一種跌坎底流消能強迫摻氣減蝕裝置。
【背景技術】
[0002]摻氣減蝕技術已廣泛應用于高水頭泄水建筑物，現有的摻氣設施一般布置溢洪道和泄洪洞內流速大于30m./s，水流空化數小于0.3的高流速區，摻氣設施由摻氣坎和通氣井組成，通氣井出口布設在坎后的摻氣空腔內，空氣經通氣井直接進入底空腔。水流摻氣主要依靠空腔段水流表面紊動卷吸空氣進入水流，為了獲得良好水流摻氣效果，要求坎后必須具有一定的空腔長度，且摻氣空腔內不能夠積水。空腔內嚴重積水一方面阻塞通氣井進氣的有效面積，同時也縮短摻氣空腔的有效長度，從而減弱水流摻氣效果。現有的摻氣設施前后建筑物的結構體型尺寸相近，上下游水流流態相同，在摻氣坎后，借助高速水流的挑射作用能夠形成穩定的摻氣空腔。這種自然摻氣的方式其運行效果受水流流態的影響明顯，水位變化和閘門開度變化都會改變摻氣設施的運行狀態。
[0003]跌坎消力池可分為連續式跌坎和高低坎兩種型式，無論是連續坎，還是高低坎，在一定泄流條件下在消力池內會形成淹沒射流。這種流態在入射水股與消力池水體之間的交界部位，存在水流剪切帶，容易引起水流剪切空化。這種體型的水流空化一般自跌坎出口開始，沿泄槽底板和邊墻所在平面向消力池延伸。其中泄槽底板和邊墻交界處的角部下游剪切空化尤為強烈。當剪切空化帶靠近消力池的邊墻和底板的情況下，其出口剪切空化會引起消力池邊墻和底板發生空蝕破壞，危害消力池結構安全。
[0004]在泄洪建筑物易空化部位布置摻氣設施是減免建筑物發生空蝕破壞的有效手段，在高水頭泄水建筑物中廣泛采用。但對高低坎或連續坎底流消能形式而言，由于消力池水位變幅大，高速射流周圍充滿下游水體，射流下游不具備形成自由空腔的條件，常規的摻氣方式(依靠摻氣設施形成的水氣界面進行自摻氣)在這種水流情況下不能正常運行。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種跌坎底流消能強迫摻氣減蝕裝置，以解決上述問題。
[0006]本實用新型提供了一種跌坎底流消能強迫摻氣減蝕裝置，包括:扇形通氣腔，扇形通氣腔設于跌坎出口，緊貼消力池的邊墻布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板平齊；扇形通氣腔的前沿設有窄縫出口 ；窄縫出口的上游側壁，緊靠泄洪道出口設有折流坎；扇形通氣腔與通氣管道連接，通氣管道與鼓風設備連接。
[0007]進一步，折流坎呈楔形，上窄下寬，下游立面呈三角形，下游立面與扇形通氣腔的起始邊在豎向對齊，折流坎底部的寬度略大于窄縫出口的寬度；折流坎的頂部與消力池內的水面齊平。
[0008]進一步，窄縫出口為弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
[0009]進一步，窄縫出口的孔口寬度為5.0?10.cm，孔口方向傾斜指向水面。
[0010]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:通過在溢洪道和消力池的結合部位布置強迫摻氣減蝕裝置，將有壓空氣供給高速淹沒射流起始部位的低壓區，沿射流剪切帶形成摻氣水流保護層，能有效保護消力池邊墻和底板免受空蝕破壞，從而解決了常規摻氣設施不適應水流特征急變部位摻氣減蝕的問題。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的立體結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型的平面結構示意圖；
[0013]圖3是圖2中A的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0015]參圖1至圖3所示，圖1是本實用新型的立體結構示意圖；圖2是本實用新型的平面結構示意圖；圖3是圖2中A的放大示意圖。
[0016]本實施例提供了一種跌坎底流消能強迫摻氣減蝕裝置，包括:扇形通氣腔4，扇形通氣腔4設于跌坎6出口，緊貼消力池的邊墻5布置，其頂部與表孔溢流面出口的底板7平齊；扇形通氣腔4的前沿設有窄縫出口 2 ;窄縫出口 2的上游側壁，緊靠泄洪道出口設有折流坎I ;折流坎I的頂部與消力池水面大致齊平；扇形通氣腔4與通氣管道3連接，通氣管道3與鼓風設備(未不出)連接。
[0017]本實施例通過在溢洪道和消力池的結合部位布置強迫摻氣減蝕裝置，在鼓風設備的作用下，空氣從通氣管道經摻氣窄縫出口進入消力池邊墻附近水體，在側向折流坎下游的低壓區迅速擴散并向下游延伸，在近壁形成一層摻氣保護層，對消力池邊墻和底板具有良好的摻氣減蝕作用。折流坎I的可保證其下游沿側壁形成一定低壓區，便于空氣沿側向發展擴散。在剪切水流與邊壁之間形成的“保護層”可保護邊壁免受剪切空化誘發的空蝕破壞。在跌坎高度較小，底板可能面臨空蝕破壞的情況下，在跌坎尾部均勻布置多個小孔徑導氣口向底部水流剪切區供氣，可在剪切水流與底板之間形成“保護層”。導氣口采用小孔徑圓管，每間隔1.5?2.0m布置一個導氣口，導氣口的個數根據跌坎寬度確定。
[0018]在本實施例中，折流坎I呈楔形，上窄下寬，下游立面呈三角形，下游立面與扇形通氣腔4的起始邊在豎向對齊，折流坎I底部的寬度略大于窄縫出口 2的寬度，折流坎I頂部與消力池內的水面齊平。下部寬度1cm即可。這種體型可防止因摻氣快速上浮而降低防護效果。折坎立面高度按設計條件下的邊孔出口水深考慮，保證設計運行工況下折流坎下游低壓區不與水面貫通，影響摻氣效果。
[0019]在本實施例中，窄縫出口 2為弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
[0020]在本實施例中，窄縫出口 2的孔口寬度為5.0?10.cm，孔口方向傾斜指向水面。
[0021]在本實施例中通氣管道3可穿越混凝土邊墻，與鼓風設備相接。
[0022]在本實施例中，鼓風設備可采用鼓風機，鼓風機的容量根據水流摻氣減蝕需要的供氣量大小確定，供氣量可以按照摻氣減蝕區單位寬度的流量估算，一般可取單位寬度流量的15%?20%，通氣管道3的內徑按照管道內平均風速不大于50m/s計算，窄縫