减少泄洪雾雨量的泄洪口结构

所属技术领域

本发明涉及泄洪领域，特别是泄洪水冲击下方的水体形成的水雾。

背景技术

根据专业人士在专利“一种水电工程泄洪雾化降雨强度测量方法（申请号201210327163.1）”中描述：泄洪雾化是指在水电工程泄水建筑物泄流过程中，枢纽下游局部区域内所产生的降雨和雾流现象。泄洪引起的降雨量往往远远大于自然降雨，目前泄洪雾化降雨测得的最大雨强达5000mm/h，而常规气象上的短时间雨强，超过1000～2000mm/h已极罕见。

从上述文献可以看出，泄洪引起的雾雨很大，持续时间也比较长，对下游两岸岸坡的稳定以及发电站的电器和厂房安全造成威胁，因此，怎样减少泄洪雾雨量就是一个紧迫的问题。

发明内容

为减少泄洪雾雨量，本发明设计减少泄洪雾雨量的泄洪口结构。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：减少泄洪雾雨量的泄洪口结构，其特征是：泄洪口被分隔成两层，即泄洪口分成两个出水通道，分别为下层出水通道和上层出水通道；下层出水通道向下弯曲15-30度；上层出水通道为水平方向。

上层出水通道的出水口为一个扇形面，上层出水通道内侧出水口的面积为在进水口位置纵剖面积的80%-90%，纵剖是指纵剖面垂直于上层出水通道的中轴线的剖面；上层出水通道的出水口面积为出水口内部的水平面内的弧线乘长度以内部竖直方向的高度。在上层出水通道的出水口位置，上层出水通道的上部管壁相对于下部和侧面的管壁在水平方向向前延伸1-2米，该部分能够简称为遮水板。在进水口竖直方向纵剖，上层出水通道的内部的纵剖面积为下层出水通道的内部的纵剖面积的10%-20%，即在忽略下层出水通道和上层出水通道之间的水头差别情况下，下层出水通道的流量为上层出水通道流量的10-5倍。扇形面的张角为90-180度。

本发明的有益效果是：由于采用分层泄洪，下层出水通道泄洪形成雾雨受到上层出水通道形成的水幕的阻挡，从而减少泄洪雾雨的外溢；相对于现有的泄洪方式，本发明产生的泄洪雾雨主要为上层出水通道形成的，因此泄洪雾雨量大为降低。上层出水通道由于出水口呈现扇形展宽，落水点的冲击力减小，所能够溅起的水雾的动能减少，使水雾能够扩散的距离大为缩短：常识知道，扔一个大石头能够溅起较大的水花、扔一个小石头能够溅起小的水花，丢一把散沙，则基本上不会有水花，因此水幕掉落水面，更接近于一把散沙掉落水面的效果。

附图说明

图1是泄洪口出水通道俯视图；图2是泄洪口出水通道侧面示意图；

其中，1、进水口，2、出水通道，3、上层出水通道，4、下层出水通道，5、出水口，6、遮水板。

具体实施方式

减少泄洪雾雨量的泄洪口结构，其特征是：泄洪口被分隔成两层，即泄洪口分成两个出水通道2，分别为下层出水通道4和上层出水通道3；下层出水通道4向下弯曲15-30度，指下层出水通道4内壁的上表面（在出水口5位置）沿水流方向的切线与水平方向的夹角为15-30度；上层出水通道3为水平方向，指上层出水通道4的内壁的上表面和下表面都为水平面。下层出水通道4的出水口5内侧的上边和下边相互平行且都平行于水平面。

上层出水通道3的出水口5为一个扇形面，即出水口5被水平面横剖时、出水口5的边缘和两侧面构成一个扇形，即出水口内壁的上表面和下表面的边缘为圆弧、两侧面的轮廓线（被水平面横剖形成的两侧面的轮廓线）相交成圆心（扇形面的张角为90-180度，即两侧面的轮廓线的夹角为90-180度），出水口5的末端为扇形的弧线，出水口5的面积为上层出水通道3内部在进水口1位置纵剖面积的80%-90%，纵剖是指纵剖面垂直于上层出水通道3的中轴线的剖面；上层出水通道3的出水口5面积为出水口5内部的水平面内的弧线（即出水口5边缘内侧的圆弧的长度）乘以内部竖直方向的高度。该设计有利于保证出水口5的水压，以达到保证上层出水通道3从出水口5流出的水形成的水幕能够覆盖下层出水通道4冲击水面形成的水雾区域。

在上层出水通道3的出水口5位置，上层出水通道3的上部管壁相对于下部和侧面的管壁在水平方向向前延伸1-2米，上部管壁向前延伸部分能够简称为遮水板6。出水口5由于边缘的不圆滑、以及无约束（即空间扩大），容易形成溅射导致水雾产生，遮水板6能够减少出水口5溅射形成的雾雨量。

在进水口1竖直方向纵剖，上层出水通道3的内部的纵剖面积为下层出水通道4的内部的纵剖面积的10%-20%，即在忽略下层出水通道4和上层出水通道3之间的水头差别情况下，下层出水通道4的流量为上层出水通道3流量的10-5倍。

对于分层泄洪的强度问题:分层泄洪结构可以看做是在同一个水平泄洪位置（横坐标相同），在竖直方向（纵坐标）布置两个出水通道，在泄洪水出口（出水口5），由于下层出水通道4的出水口向下倾斜，在出水口出水通道2之间的管壁增厚，有利于增强耐受泄洪水的冲击力，并不改变现有的单个泄洪通道（出水通道2）的构造，因此是可行的。

对于挑流泄洪问题：现有技术为了减少水的冲击力，使出水口下降、再稍微上升，使水流向上，使部分水流紊乱，同时延长水的落地时间（即延长水与空气的作用时间），优点是减少泄洪水的冲击力，缺点是加重了泄洪水的雾化。本发明的出水口也能够设计为挑流，本发明主要在于上层出水通道3泄洪水的水幕遮蔽作用、上层出水通道3的出水口的压力（与水库水面的水头差）相对于下层出水通道的出水口要小了许多，挑流雾化对上层的影响也不会很严重，因此不与现有的挑流技术违背。

上层出水通道可以采用金属制品，比如厚铁板，固定在上层出水通道出水口，增强其耐受能力：上层出水通道出水口的四周管径（空腔）大于前端，金属制品管道插入后，通过螺钉固定或者插销插入再焊接固定在出水口，固定金属制品后的，金属制品管道与前端的水泥管道的结合部光滑连接（管径相等）。如果金属制品出水口出现破损或者锈蚀严重，则出水口的金属管道能够替换，便于维护。