一种“捕雾”式挑流泄洪防雾化装置的制作方法

本实用新型涉及水利工程中高坝挑流泄洪时，发生雾化有效降低雾化程度的结构装置。

背景技术：

随着我国一大批大型水电站的修建，高水头，大流量水电站日益增多。其中的泄洪雾化问题逐渐受到广泛关注。

挑射水流雾化是指大坝在泄流时，水流通过挑坎在空中掺气扩散和水舌入水时溅水，形成雾流。这种雾流在气流和地形条件作用下，在局部地区产生一种密集雨雾现象。它是由于水舌与下游水垫接触时，产生猛烈撞击，水舌将落水处水体排开，喷溅水流向下游及两岸抛射出去。在水舌风影响下，水体进一步破碎，大粒径水滴形成降雨落入河床及两岸,小水滴形成雾,笼罩河床,雾浓如云,无法透视。雾随气流飘向空中,沿两岸山坡及山坳爬行而上,把低层水汽向上输送形成对流。水汽在下降的过程中经过碰撞并增大,在水舌落点处附近,形成倾盆大雨。另外水雾向下游延伸逐渐变淡,降雨强度也逐渐减小,这就是水流的雾化现象。

高坝泄洪雾化是不可避免的现象，不仅对水利枢纽与下游岸坡的工程安全造成一定威胁，同时也是一个社会影响较大的环境问题。运行实践表明，大型水电工程的泄洪雾化，由于降雨强度及其影响范围相当大，与常规的自然降雨相比对水利枢纽附属建筑物与下游岸坡所造成的威胁与破坏要大得多，因此，泄洪雾化作为环境问题也开始受到来自社会方面的关注。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种有效的挑流泄洪防雾化装置，对于挑流泄洪从源头防治雾化，不仅考虑了雾化时水雾的弥漫，还考虑了雾化时风速的影响，做到最大程度的减小雾化。技术方案如下：

一种“捕雾”式挑流泄洪防雾化装置，包括工作台、桁架和面板，其特征在于，桁架固定于工作台上，其前面即迎水面高于后面，面板包括铺设在桁架顶部的顶板和固定在桁架侧面的侧板，在工作台或桁架的尾部固定有多台捕雾吸气电机；每个捕雾吸气电机的主体为位于箱体内的真空泵电机，箱体的前端与电机吸气口相连通，箱体前部覆盖有吸水布，吸水布和真空泵电机之间的箱体腔室构成真空室。

优选地，真空泵电机的排气管为向上弯曲的弯管。桁架的顶板和侧板密封连接。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型装置能够有效减小雾化范围，保护发电站厂房安全运行，保证大坝进厂交通不受雾化阻碍。

(2)本实用新型装置有效限制了挑流雾化向两侧山体扩散，有利于坝址处两岸山岩的稳定。

(3)本实用新型装置有效减少挑流泄洪的雾化程度，对发电站的输(变)电系统做出了一定的保护，使其不受挑流雾化的威胁。

(4)本实用新型装置有效减少了下游的雾化降雨，能够消除因水流雾化而诱发的飞石和泥雾，使下游的居民及企业的正常生活生产得到保障。

(5)本实用新型装置可短时间内完成施工，所需建筑材料少，节能环保，造价低，设计尺寸小，对大坝的稳定安全几乎没有影响，有利于大坝今后的发展结构简单。

附图说明

图1：水流雾化运动概化图；

图2：“捕雾”式挑流泄洪防雾化结构布置图；

图3：“捕雾”式挑流泄洪防雾化结构俯视图；

图4：“捕雾”式电机放大图。

图中：1、挑坎，2、溢洪道边墙，3、玻璃面板，4、桁架，5、“捕雾”吸气电机，6、工作台，7、电机吸气口，8、吸水布，9、真空室，10、真空泵电机，11、排气弯管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行说明。

本实用新型采用的“捕雾”式挑流泄洪防雾化装置，包括桁架，玻璃面板，“捕雾”电机，工作台。将这些看似很简单的东西组装起来，发挥各自作用以达到减小雾化的效果。

其中桁架相当于整个装置的骨架，将整个装置支撑起来的同时又包裹了雾化源，其稳定性也是付诸实践所考虑的重中之重。而玻璃面板则起到阻挡水雾扩散的作用，不透水的玻璃面板直接将水舌入水碰撞所产生的水雾阻挡在该装置内部。最后将装置内积攒的水雾用“捕雾”电机吸走并过滤空气中的水雾，排出过滤后的气体，至此，整个装置以达到降雾化的作用。

该装置的核心原理是从雾化的源头处开始首先控制雾化水滴的扩散，再借鉴吸尘器的工作原理，将雾化水粒通过“捕雾”电机吸入。其中空气中的水粒就好比尘土一样会在电机的水雾过滤网中过滤掉，然后再将这些气体通过弯管排入下游水中，让河道中的水起到二次吸收水粒的作用。再电机工作吸入水雾的同时，也间接减少了泄洪雾化时所产生的风力，有效减小的水雾的扩散。

本装置所采用的材料有不锈钢桁架、玻璃面板、工作电机等都是日常所广泛应用的材料，成本低。有效减少雾化程度，对大坝安全和下游人民的生产生活都有利。

本实用新型的“捕雾”式挑流泄洪防雾化装置，设置于采用挑流泄洪大坝的下游溢洪道边墙之上并且位于冲刷坑附近，即雾化的源头处。其中，本装置的安装位置可用以下水舌挑距估算公式作为参考：

式中：L为水舌挑距，m；g为重力加速度，m/s²；v1为坎顶水面流速，m/s，约为鼻坎处平均流速v的1.1倍；θ为挑射角度；h1为坎顶平均水深h在铅直方向的投影，h1＝hcosθ；h2为坎顶至河床面的高差，m。

具体安装位置以整个装置覆盖雾化源为准。雾化运动如图1所示。图中清楚的表达了泄洪雾化时雾化的源头以及风力的影响。这也是我们布置装置位置的依据。

该装置包括桁架4，玻璃面板3，“捕雾”吸气电机5，工作道6。

在冲刷坑处的边墙2上修筑加宽的工作台6，需要在工作台6上完成后续桁架的安装以及以后装置的运行。在工作台上架起桁架4，由于挑流雾化所产生的撞激水滴和大风，故桁架应该采用强度大，抗腐蚀的材料。在桁架上铺有玻璃面板3，其中玻璃面板分为两大部分：顶板和两侧的竖板。顶板铺设在桁架的顶部，用于阻止雾流向上和向后方扩散，竖板铺设在桁架的两个侧面，用于阻止雾流向两侧山体扩散。玻璃面板之间用玻璃面板胶黏剂将其紧密相连，达到良好的密闭性。在工作台及桁架尾部上安装“捕雾”吸气电机5。其中“捕雾”电机的安装数目根据具体工程实际所产生的雾化量决定。

当大坝采用挑流消能时，水流经过挑坎1挑向下游后落入下游水面，水舌和下游水撞激引起雾化，

而该装置中的桁架4和玻璃板3有效的阻止了雾流的扩散，在泄洪时还伴随有较强的风，而工作台6上的6台“捕雾”吸气电机5启动，转动电机10启动，真空室9中产生负压，把桁架中带有大量水雾的空气通过吸气口7吸入，通过电机中的吸水布8将空气中的微小水粒留下，再将空气通过排气管11排出。当大量的水滴附着在玻璃板上后会随着玻璃板的坡度下落，在桁架尾部形成一层水帘，水帘可以将没有被吸入电机中的空气中的水粒留下。

对于“捕雾”电机的详细结构图如图4，它是受吸尘器原理的启发，在吸尘器原理的基础上做出的改进。电机的主要部件是真空泵和亲水性的吸水布。真空泵主要是动力装置，使真空室内气压远小于外界大气压，从而将外界含有大量水雾的空气挤入“捕雾”电机内，在真空室前设置有亲水性的吸水布，主要就是对空气中的水雾进行吸收过滤。最后就是对过滤后的气体通过弯管排至下游水中，这样就将过滤气体中未吸收的水雾进行二次过滤，最大限度的减少空气中的含水浓度。其中，排气管呈弯管形状可以防止排出的气体和水流造成对下游溢洪道底板造成损害。

注：本装置未给出具体的尺寸，因不同的大坝泄洪实测资料的不同而选择最佳尺寸。