[实用新型]一种表孔溢流堰反弧末端的门槽式掺气设施

说明书

本实用新型属于水利水电工程泄水建筑物领域，具体涉及一种表孔溢流堰反弧末端的门槽式掺气设施。本实用新型在表孔溢流堰反弧末端沿水流方向依次设有底板小挑坎和掺气槽，底板小挑坎的末端与掺气槽的起始断面重合，用于将水体下缘挑起后在底部形成底空腔；表孔溢流堰反弧末端的两边墙上沿水流方向均设有侧墙小挑坎和门槽式通气井，侧墙小挑坎的末端与门槽式通气井的起始端重合，用于将边墙水体挑起后在边墙两侧形成侧空腔；所述门槽式通气井和掺气槽相通。本实用新型可在溢流堰反弧末端同时形成底空腔、侧空腔贯通的三维空腔，避免通气井内边墙的空蚀破坏，同时减小掺气设施混凝土的浇筑量，减小通气井的风速。

技术领域

本实用新型属于水利水电工程泄水建筑物设计领域，具体涉及一种表孔溢流堰反弧末端的门槽式掺气设施。

背景技术

表孔溢流堰是水利水电工程常见的水工建筑，常布置在岸边溢洪道的首部。高水头表孔溢流堰后的水头高、流速大，常在溢流堰的闸室后设置掺气设施，以保护溢流堰闸后的底板免受空蚀破坏。溢流堰的坡比大，在溢流堰后用反弧段与泄槽连接，因反弧段离心力的作用，闸后掺气设施掺入的气体在反弧段非常容易逸出，导致反弧末端底板与侧墙的水流掺气浓度显著突然降低，须在反弧末端设置掺气设施，以保护反弧段后的泄水建筑物底板、侧墙免受空蚀破坏。

反弧末端常用的掺气设施型式有“挑坎+跌坎+掺气槽”、“挑坎+跌坎”、“跌坎+掺气槽”等多种型式，各种掺气设施体型是根据该部位的水力条件设计，这些水力条件包括水深、流速、Fr数等，通过常规的水力设计获得掺气设施布置的大概位置、初步体型等参数，再通过水工模型试验、水力学数值模拟获得掺气设施的具体位置、实际体型，从而保证泄水建筑物下游的泄洪安全。

虽然掺气设施型式多样，但目前均采用从边墙两侧封闭的通气井进行补气。实际工程运行中发现，设置在反弧末端的掺气设施两侧边墙及后面一段距离，常发生侧墙空蚀的现象，该现象的发生与此部位掺气设施无侧掺气密切相关，设计一种可同时考虑底掺气+侧掺气的掺气设施、且施工简单及维护便捷，具有十分重要的工程意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种表孔溢流堰反弧末端的门槽式掺气设施，其主要布置在高水头溢流堰后的反弧末端，包括侧墙小挑坎、底板小挑坎、门槽式通气井和掺气槽；

表孔溢流堰反弧末端沿水流方向依次设有底板小挑坎和掺气槽，底板小挑坎的末端与掺气槽的起始断面重合，用于将水体下缘挑起后在底部形成底空腔；表孔溢流堰反弧末端的两边墙上沿水流方向均设有侧墙小挑坎和门槽式通气井，侧墙小挑坎的末端与门槽式通气井的起始端重合，用于将边墙水体挑起后在边墙两侧形成侧空腔；所述门槽式通气井和掺气槽相通，所述门槽式通气井的顶面与外界大气相通，所述掺气槽和门槽式通气井用于向底空腔和侧空腔补气。

上述掺气设施取消了通气井的内边墙，采用了门槽式通气井，这样内边墙就避免了发生空化空蚀的可能。门槽式通气井的末端还设置倒角，其目的是避免门槽式通气井前缘的水舌扩散，可能导致冲击门槽后缘的混凝土，继而影响门槽通气井的结构安全。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)溢流堰反弧末端门槽式掺气设施，可形成反弧末端侧掺气、底掺气相互贯通的三维空腔，保证反弧末端侧墙、底板更好的掺气，减免了侧墙与底板的空化空蚀问题；

(2)取消通气井的内边墙，有利于节约工程的混凝土浇筑量，节约工程投资。基于通气井与大气的直接连通，可减小通气井的进气风速，减小传统通气井的净空面积，有利于工程的布置；

(3)因门槽式掺气设施的开敞式特点，通气井周围的风速衰减迅速，在原型泄洪时候，运行人员可靠近掺气设施，近距离观测掺气设施的运行效果，有利于工程的运行维护。

附图说明

图1溢流表孔反弧末端门槽式掺气设施剖面图；

图2溢流表孔反弧末端门槽式掺气设施平面图；