出口 2的体型尺寸根据泄洪建筑物的结构型式及淹没射流水流流态设计，也可用导气槽代替。
[0023]在本实施例中，通气管道3的布置，应力求通道顺畅，避免断面形状突变，尽量减小供气阻力，降低鼓风设备功耗。
[0024]下面将上述结构的强迫掺气装置布置于高低坎底流消能的边墙部位，对总水头约150m的坝身高低坎泄洪消能进行模型试验。具体设计如下:扇形通气腔4呈扁平结构，紧贴边墙5，位于跌坎6出口，其顶部位置与表孔出口的底板7平齐。扇形通气腔4的圆心角90度，起始边竖直布置，与跌坎6对齐，或利用跌坎立面作为起始边。窄缝出口 2为圆弧形状，宽度7.5cm。侧壁的折流坎I紧贴侧壁布置，可与混凝土边壁浇筑为整体结构。折流坎I呈楔形，高度6m，长度4m，侧向收缩比下大上小，底部坡比1:20，顶部坡比为O，下游立面均呈三角形形状，底部宽度10cm。折流坎I下游立面与扇形通气腔4的起始边在竖向对其，底部宽度略大于窄缝出口 2的宽度，顶部宽度为0，便于在正常泄流条件下在折流坎I下游形成稳定低压区，促进掺气在侧壁的发展。
[0025]本实施例通过提供了一种跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，具有以下有益效果:
[0026]I)通过窄缝出口对气流方向的控制，使通入水流的空气按照窄缝出口的控制随淹没射流剪切层流入需要保护边墙和底板区域，在相同掺气减蚀保护作用效果下，大大减小了向水流供气的需气量(现有的掺气设施进气口位于掺气空腔内即可，不能控制气流的方向)。
[0027]2)对跌坎消力池首部淹没射流剪切区的有效掺气，加强对消力池池首流态变化区域边墙和底板的掺气保护，可避免结构遭受空蚀破坏，以利工程安全运行(现有的掺气设施适用于溢洪道的泄槽和泄洪洞内的高流速区，掺气装置上下游的结构体型相差不大，水流流态相同，坎后必须形成稳定的掺气空腔。本装置适应于溢洪道与消力池的结合部位，掺气设施前后结构体型和水流流态完成不同，掺气设施前为高速急流，掺气设施后为淹没射流，掺气设施后不形成掺气空腔)。
[0028]3)借助窄缝出口与射流剪切区的压力差掺气对淹没射流剪切区实施掺气，不需要形成掺气空腔，水流掺气且运行状态稳定，掺气效果不受泄洪运行条件的影响，能够适应与不同的泄流运行条件(现有掺气设施主要依靠表层紊动水流层卷吸空气，因此坎后必须形成一定长度的掺气空腔)。
[0029]4)、该强迫掺气装置特别适用于高水头(60m以上)、大流量(3000m3/s量级)的跌坎底流式泄洪消能。
[0030]5)、该强迫掺气装置在下游水位较大变幅范围内，均能保证良好稳定掺气。
[0031]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0032]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0033]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0034]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，其特征在于，包括:扇形通气腔，所述扇形通气腔设于跌坎出口，紧贴消力池的边墙布置，其顶部与表孔溢流面出口的底板平齐；所述扇形通气腔的前沿设有窄缝出口 ；所述窄缝出口的上游侧壁，紧靠泄洪道出口设有折流坎；所述扇形通气腔与通气管道连接，所述通气管道与鼓风设备连接。
2.根据权利要求1所述的跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，其特征在于，所述折流坎呈楔形，上窄下宽，下游立面呈三角形，下游立面与所述扇形通气腔的起始边在竖向对齐，所述折流坎底部的宽度略大于所述窄缝出口的宽度；所述折流坎的顶部与消力池内的水面齐平。
3.根据权利要求1所述的跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，其特征在于，所述窄缝出口为弧形或三角形，弧形的中心角小于90°。
4.根据权利要求3所述的跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，所述窄缝出口的孔口宽度为5.0?10.cm，孔口方向倾斜指向水面。
【专利摘要】本实用新型属于水利水电领域，尤其涉及一种跌坎底流消能强迫掺气减蚀装置，包括：扇形通气腔，所述扇形通气腔设于跌坎出口，紧贴消力池的边墙布置，其顶部与表孔溢流面出口的底板平齐；所述扇形通气腔的前沿设有窄缝出口；所述窄缝出口的上游侧壁，紧靠泄洪道出口设有折流坎；所述扇形通气腔与通气管道连接，所述通气管道与鼓风设备连接。本实用新型通过在溢洪道和消力池的结合部位布置强迫掺气减蚀装置，将有压空气供给高速淹没射流起始部位的低压区，沿射流剪切带形成掺气水流保护层，能有效保护消力池边墙和底板免受空蚀破坏。
【IPC分类】E02B8-06
【公开号】CN204589948
【申请号】CN201520177258
【发明人】刘之平, 张东, 张宏伟, 吴一红, 王志刚, 章晋雄, 张蕊, 张文远
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月26日