[實用新型]一種深孔旋流豎井泄洪洞

有效

• 申請號: 201220285896.9
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN202610774U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 董興林;楊開林;付輝;郭新蕾;王濤;郭永鑫;李福田;余閩敏
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

技術領域

本實用新型涉及一種深孔旋流豎井泄洪洞，是一種水工設施，是一種用于放空水庫和泄洪的水工設施。

背景技術

目前水電工程廣泛修建百米以上高的面板堆石擋水壩，與鋼筋混凝土檔水壩不同的是，為了保證大壩安全，在面板堆石擋水壩上不設泄洪用的溢流口，而是在擋水壩兩側山體中設置進水口較高的泄洪洞（或岸邊泄漕）泄洪。同時面板堆石擋水壩與鋼筋混凝土擋水壩一樣還要設置為大壩事故放水和供下游用水的放水洞。但放水洞的進水口比泄洪洞的進水口低得多，然而，泄洪洞和放水洞除了進水口高度不同外，其他部分十分類似，分別修建兩個進水口不同高度的泄洪洞和放水洞，極不經濟。因此，曾提出了用豎井斜井放水洞作為泄洪洞的設計方案。但采用傳統的斜井式放水洞承擔泄洪，產生的問題是：必須建造深孔進水口，即利用同一個進水口既能泄洪又能放水。但是深孔進水口的深孔底板的作用水頭較高，例如貴州洪家渡，四川瓦屋山和新疆喬巴特泄洪洞的深孔水頭分別約為70m、73m和72m，泄洪洞底板上總水頭分別為115m、123m、194m，對于傳統的斜井式泄洪洞，則在斜井下游反弧段上流速達40m~55m/s，洞內易發生空蝕破壞。世界上有許多大壩的斜井式泄洪洞發生了嚴重的空蝕破壞，例如美國的胡佛壩、格林峽壩和黃尾壩等斜井式泄洪洞。還有墨西哥的英菲爾尼羅壩、西班牙的阿爾達阿達比拉壩等泄洪洞，也發生了破壞。另外，為了消能，傳統的斜井式放水洞的出水口采用挑流出水，水流在出水口在挑流坎的作用下向空中射出。射向空中的水流產生的沖刷和霧化，破壞了出水口周圍的生態環境。中國劉家峽斜井式泄洪洞初次放水時，由于出口挑流霧化，以及所攜帶泥沙、粉塵，使高壓變電器短路，導致電力中斷，同時還破壞了岸邊公路。根據對中國二灘水壩的兩條泄洪洞放水挑流霧化的原型觀測結果，發現由于霧化形成的降雨量竟然達到1000mm/h，引起山體滑坡和生態植被破壞。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本實用新型提出了一種深孔旋流豎井泄洪洞。所述的泄洪洞采用深孔進水口，兼顧泄洪和放水。同時采用旋流豎井，高水頭水流在旋流豎井中消能，在出水口無需設置挑流坎，水流可以平穩流入下游河道。所述的設計方法，優化引水道與渦室的連接結構，使泄流順暢。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種深孔旋流豎井泄洪洞，包括：用短壓力進水口，所述的短壓力進水口與明流引水道連接，所述的短壓力進水口與明流引水道連接處設置弧形閘門，所述的明流引水道與渦室連接，所述渦室設置在豎井的頂端，所述的豎井底端與出水洞連接，所述的出水洞中設有組合消力墩，所述的出水洞與出水口連接，所述的短壓力進水口為深孔進水口；所述的明流引水道末端以1/4橢圓曲線同渦室偏心相切連接；所述的弧形閘門出口處設置摻氣跌坎，所述摻氣跌坎下游兩側的洞壁上設置通氣管，所述的通氣管的一端設置在摻氣跌坎的背水面或背水面兩側，所述通氣管的另一端設置在接近洞頂的部位。

本實用新型產生的有益效果是：本實用新型采用短壓力的深孔進水口，兼顧放水和泄洪的水位高度，用一條泄洪洞代替了傳統的泄洪洞和放水洞，降低了工程費用。為解決高水頭大流速在進水口底部容易產生空蝕問題，設置了帶有通氣管的摻氣跌坎。同時優化了明流引水道與渦室之間的連接結構，研究出能降低渦室進口前水躍高度的連接結構，以防止明流引水道與渦室連接段水躍封頂和向上游移動，降低泄流能力。同時通過豎井旋流、環狀水躍和出水洞內設置的組合消力墩的聯合消能，使總消能率達到80%以上，大大降低水流在出水口處的流速，有效避免出水口外發生空蝕，減輕出口水流產生的沖刷和霧化現象。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的實施例一所述泄洪洞的結構示意圖；

圖2是本實用新型的實施例一所述泄洪洞的結構示意圖，是圖1中A-A方面剖視圖；

圖3是本實用新型的實施例五所述組合消力墩的結構示意圖；

圖4是本實用新型的實施例五所述組合消力墩的結構示意圖，是圖1中L-L向視圖；

圖5是使用傳統計算方式計算得到的引水道末端橢圓曲線與渦室圓連接結構示意圖。

具體實施方式

實施例一：