[發明專利]豎井摻氣排水結構

在審

• 申請號: 201910893999.X
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110485387A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 楊敬;李永紅;馮天駿;石江濤;黃慶
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都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: 51124 成都虹橋專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉揚<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及水利水電設施泄洪洞豎井結構領域，尤其是一種通過對豎井進行摻氣減蝕，從而保障豎井段安全運行的豎井摻氣排水結構，包括豎井，所述豎井由上往下依次分為上渦室段、收縮段、豎井中部段和豎井下部段，其中，所述收縮段底部的出口端與豎井中部段頂部的入口端之間設置有補氣通道。在流動的水流作用下，可以實現氣體通過補氣通道進入從而實現摻氣的效果，從而保障豎井段安全運行。另外，這樣的結構設計還可以讓豎井高度可根據高水頭增加，不受空化空蝕制約。所采用的補氣通道設計，其摻氣結構簡單，盡管增加了部分開挖量，但基本消除了空化空蝕風險，有利后期運行安全，大幅降低后期維護費用。本發明尤其適用于泄洪洞豎井摻氣結構之中。

技術領域

本發明涉及水利水電設施泄洪洞豎井結構領域，尤其是一種豎井摻氣排水結構。

背景技術

隨著國家對水電清潔能源的需求，需要修建大量的高壩，利用水頭進行發電。施工期間會設置導流工程排泄河道洪水，導流工程結束后能與永久工程相結合，則樞紐布置緊湊且更經濟；因此通過豎井泄洪洞，新建上平段和豎井段，下平段與導流洞結合使用，可大幅節省投資。但豎井受高水頭影響，豎井段水流由上部旋流至下部時，水流流速沿程增加形成高速水流，易發生空化空蝕，需要在豎井段對高速水流進行摻氣，以保護豎井段下部安全。

對于高水頭豎井泄洪洞豎井段空化空蝕問題，目前一般通過以下兩種措施：1)抬高豎井下部水位，縮小高速水流段，避免空化空蝕發生，但同時降低了豎井的消能率，未充分發揮豎井作用，并導致豎井下平段的流速增加，增加下平段結構設計難度；2)增加結構強度，通過提高豎井自身的強度抵抗空化空蝕，但根據以往工程經驗和理論分析，若發生空化情況，即使為鋼板襯砌在經歷一定運行期后也容易出現空蝕破壞，耐久性不足。在保障豎井消能率要求下，以上兩種措施均不能有效解決高水頭豎井空化空蝕問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種通過對豎井進行摻氣減蝕，從而保障豎井段安全運行的豎井摻氣排水結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：豎井摻氣排水結構，包括豎井，所述豎井由上往下依次分為上渦室段、收縮段、豎井中部段和豎井下部段，其中，所述收縮段底部的出口端與豎井中部段頂部的入口端之間設置有補氣通道。

進一步的是，所述補氣通道為環向補氣通道。

進一步的是，所述收縮段頂部的入口端的直徑大于收縮段的底部的出口端的直徑。

進一步的是，所述收縮段的底部的出口端的直徑小于豎井中部段頂部的進口端的直徑，所述環向補氣通道設置于收縮段的底部的出口端與豎井中部段頂部的進口端之間。

進一步的是，包括豎向補氣通道，所述豎向補氣通道一端與上渦室段連通，所述豎向補氣通道另一端與補氣通道連通。

進一步的是，所述豎井中部段的設置有豎井中部段環向補氣通道。

進一步的是，所述豎向補氣通道與豎井中部段環向補氣通道連通。

進一步的是，所述豎向補氣通道沿豎井外壁面設置。

進一步的是，所述上渦室段與豎井前段連通。

本發明的有益效果是：在實際使用時，由于收縮段底部的出口端與豎井中部段頂部的入口端之間設置有補氣通道，因此，在流動的水流作用下，可以自然的實現氣體通過補氣通道進入從而實現摻氣的效果，從而保障豎井段安全運行。另外，這樣的結構設計還可以讓豎井高度可根據高水頭增加，不受空化空蝕制約。所采用的補氣通道設計，其摻氣結構簡單，盡管增加了部分開挖量，但基本消除了空化空蝕風險，有利后期運行安全，大幅降低后期維護費用。本發明尤其適用于泄洪洞豎井摻氣結構之中。

附圖說明

圖1是本發明豎井所在水流段的俯視圖。

圖2是本發明的結構側面剖視圖。