[發(fā)明專利]一種旋流豎井式消能結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111119139A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊家修;杜帥群;李曉彬;鄭雪玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 貴陽睿騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 52114
• 代理人: 龍超峰

本發(fā)明公開了一種旋流豎井式消能結(jié)構(gòu)，包括上平段、旋流豎井、下平段。旋流豎井上端通過入口洞與外界環(huán)境連通，旋流豎井下端通過出口洞與外界環(huán)境連通，入口洞端口處作為流道入口，出口洞端口處作為流道出口。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，流體由流道入口送入之后，當流體流量或流速較小時，流體直接進入旋流豎井內(nèi)以旋渦方式流動，消解其中大部分能量；當流體流量或流速較大時，部分流體越過旋流豎井，拍擊到旋流豎井端口處的消能墻上，通過消能墻消解其中部分水流能量，反射回流的水體則與上游水流在旋渦豎井內(nèi)不斷碰撞、混合，再次消解水體中的能量后流出，使流體減少了對下游建筑物設(shè)施的水力沖擊，保護建筑物結(jié)構(gòu)安全，降低工程運行風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及水利水電工程中流道泄洪消能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋流豎井式消能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

作為水利水電工程中所設(shè)置的流道，除應(yīng)滿足泄洪能力以外，還應(yīng)保證在運行期間泄洪建筑物的安全，與原河道水流良好銜接以及能充分發(fā)揮應(yīng)有的消能效果，以避免下泄水流對下游河床和岸坡造成沖刷破壞。消能流道是一種通過在流道面上設(shè)計若干具有不同形狀、結(jié)構(gòu)的消能體，以增加過水壁面的粗糙程度，并對流過的水流進行大量的摻氣，以使水流下泄過程中沿程能力損失增大，減小下游消能壓力，同時還對流道壁面進行摻氣減蝕保護，減免空蝕破壞，保證泄水建筑物的安全運行。現(xiàn)有技術(shù)中，消能流道的設(shè)計思路一般是：水流流經(jīng)緩流段，經(jīng)過陡槽段段加速后，通過消能工消能，這種傳統(tǒng)的消能方式，水流加速過程較長，可能引起空蝕破壞的部分較長，對工程安全不利，同時泄槽底板為光面，無消能措施，下泄水流能量較大，僅靠消能工消能，對消能工相關(guān)設(shè)施的設(shè)計施工要求高，施工工程投資建設(shè)成本大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種旋流豎井式消能結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種旋流豎井式消能結(jié)構(gòu)，包括旋流豎井，所述旋流豎井上端通過上平段與外界環(huán)境連通，所述旋流豎井下端通過下平段與外界環(huán)境連通，所述上平段端口處作為流道入口，所述下平段端口處作為流道出口。

所述旋流豎井上端端口下游處還設(shè)置有消能墻，消能墻與所述上平段洞口彼此相對。

所述上平段、下平段橫斷面是明渠斷面、城門洞形斷面、圓形、馬蹄形中的一種。

所述流道入口處設(shè)置有入口堰頭。

所述旋流豎井設(shè)置位置與所述流道入口或流道出口相接近。

所述旋流豎井底部設(shè)有水墊和襯砌結(jié)構(gòu)。

所述入口洞長度大于1倍洞徑。

所述旋流豎井為圓形、橢圓形、流暢漸變曲面斷面。

所述流道為一個，旋流豎井和水墊布置一個或相間布置多個。

所述流道還可為多個，在多個平行流道間布置多個旋流豎井，下部水墊連通為一個，還可相間布置多個旋流豎井和水墊。

本發(fā)明的有益效果在于：采用本發(fā)明的技術(shù)方案，由流道入口送入的流體在流經(jīng)入口洞內(nèi)的流道面時，首先進入旋流豎井以內(nèi)，在旋流豎井以內(nèi)以旋渦的方式流動，從而消解了流體內(nèi)大部分能量，減少了流體對下游設(shè)施的水力沖擊，經(jīng)過旋流豎井消解之后的水流再由出口洞流出，使流體的流態(tài)方向重新趨于統(tǒng)一，因而改善的水流的水力條件，另外，當入口洞處水流流量較大時，一部分水流則會越過旋流豎井，拍擊到旋流豎井端口處的消能墻上，通過消能墻也能夠消解部分水流的能量，此外，旋流豎井通過補氣管與外界環(huán)境大氣連通，使旋流豎井以內(nèi)保持良好的通風(fēng)，可進一步加速旋流豎井內(nèi)的水流流速和紊流，使對流體能量的消解作用效果更顯著，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，施工建設(shè)方便，工程造價低等優(yōu)點，適于在水利水電工程領(lǐng)域中廣泛推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；