[發(fā)明專利]一種連通泄水建筑物的豎井結構及泄洪方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510272898.2
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104895022A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 戴曉兵
• 申請（專利權）人: 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李發(fā)軍

技術領域

本發(fā)明涉及水利水電工程泄洪消能領域,具體涉及一種連通泄水建筑物的豎井結構及泄洪方法。

背景技術

導流洞是許多水利水電工程在施工期采用的泄水建筑物，為了使導流洞在工程完建后能夠永久發(fā)揮作用，工程技術人員開展了大量的研究工作。越來越多的工程選擇將導流洞改建為溢洪道、泄洪洞、放空洞或底孔的一部分，改建的基本型式主要為龍?zhí)ь^式和豎井式。

豎井式是利用豎井將上方的溢洪道、泄洪洞、放空洞或底孔與下方的導流洞連通的一種結構型式。下泄水流利用設置在豎井上部的渦室的引導，以旋流的方式平順地導入到渦井內，并形成貼壁的渦旋流動；水流在貼壁流動過程中與空氣發(fā)生剪切和卷吸作用，挾帶大量的氣體射入消力井內的水體中，引發(fā)激烈的碰撞、剪切和摻混，消剎大量的能量；水流在豎井（或消力井）內以有壓流或明流的方式轉向進入導流洞，再流入下游河渠。

對于高流速水頭的泄水建筑物（如泄洪洞、放空洞、底孔），當出口水流流速大于30m/s時，水流引發(fā)邊壁空蝕破壞的可能性比較大，因此豎井式一般適用于低流速水頭的泄水建筑物，且僅適用于單一的泄水建筑物。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種連通泄水建筑物的豎井結構，該豎井結構使得豎井適用于高流速水頭的泄水建筑物，且多個泄水建筑物共用一個豎井。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種連通泄水建筑物的豎井結構，其結構特點是，包括

豎井；

多級泄水建筑物；

與下游河渠連通的導流洞；

所述豎井包括多級豎向串聯(lián)連通的渦室渦井單元和一個消力井；每級渦室渦井單元包括一個渦室和與該渦室底端連通的渦井，相鄰兩級渦室渦井單元的上一級渦室渦井單元的渦井底端與下一級渦室渦井單元的渦室頂端連通，且最下一級渦室渦井單元的渦井底端分別與所述消力井和導流洞連通；

每級泄水建筑物與相應級的渦室渦井單元的渦室連通。

最上一級渦室渦井單元的渦室通過通氣孔與大氣連通。

以下為本發(fā)明的進一步改進的技術方案：

進一步地，所述泄水建筑物為溢洪道、泄洪洞、放空洞和底孔中的至少兩種。

為了避免上一級渦室渦井單元中的下泄水流對下一級渦室渦井單元中的渦井壁面產生沖擊，同時避免水流與壁面分離，所述渦井的下端直徑不大于上端直徑。更進一步地，所述渦井呈倒錐狀，該渦井下端的直徑小于其上端的直徑。試驗證明，這種設計可以保證渦井內的水流始終緊貼邊壁流動，不產生分離。

相鄰兩級渦室渦井單元中，下一級渦室渦井單元的渦井的頂端直徑不小于上一級渦室渦井單元的渦井的底端直徑，且下一級渦室渦井單元的渦室直徑不小于上一級渦室渦井單元的渦室直徑。

下一級渦室渦井單元的渦井的頂端直徑大于上一級渦室渦井單元的渦井的頂端直徑，且下一級渦室渦井單元的渦室直徑大于上一級渦室渦井單元的渦室直徑。由此，下一級渦井的上端直徑大于上一級渦井的下端直徑，避免了從上一級渦井下泄的水流沖擊下一級渦室和渦井的壁面。

所述泄水建筑物有三級，最上一級為溢洪道，中間一級為泄洪洞，最下一級為放空洞或底孔；所述渦室渦井單元對應有三級。

基于同一個發(fā)明構思，本發(fā)明還提供了一種利用上述的連通泄水建筑物的豎井結構進行泄洪的方法，該泄洪方法包括如下步驟：首先開啟最上一級泄水建筑物泄洪，直至上游水位降低到最上一級泄水建筑物的堰頂高程；然后自上而下逐級開啟中級各泄水建筑物泄洪，直至上游水位降低到對應級的泄水建筑物的進口底板高程；最后開啟最下一級泄水建筑物泄洪。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述泄水建筑物有三級，最上一級為溢洪道，中間一級為泄洪洞，最下一級為放空洞或底孔；具體泄洪步驟為：首先開啟溢洪道泄洪，直至上游水位降低到溢洪道的堰頂高程；然后開啟泄洪洞泄洪，直至上游水位降低到泄洪洞的進口底板高程；最后開啟放空洞或底孔泄洪。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在豎井的不同高程處分段設置多個渦室，渦室分別與多個不同的泄水建筑物連通，從而將單一的高流速水頭泄水建筑物分解為多個低流速水頭的泄水建筑物，通過自上而下的泄水建筑物分級泄洪，降低上游水位，從而解決泄洪洞、放空洞或底孔等高流速水頭泄水建筑物的泄洪消能問題。

以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步闡述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的結構剖視圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例的平面圖。

在圖中