[發明專利]一種改善水流流態的旋流泄洪洞

有效

• 申請號: 202110253378.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113089597B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 周恒;陸希;劉靜;狄圣杰;丁新潮;王衛國;衛勇
• 申請（專利權）人: 中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B9/04
• 分類號: E02B9/04;E02B8/06
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 孫齊

本發明提供一種改善水流流態的旋流泄洪洞，包括引水洞、過渡段、渦室、豎井、消力池、隔水板和導流洞，所述的過渡段上游與引水洞連接，引水洞上游連接有泄水閘室；所述的過渡段下游與渦室連接，所述的渦室下端通過豎井連接段與豎井連接，所述的消力池位于豎井底端，所述的渦室直徑大于豎井直徑，豎井直徑大于消力池直徑；所述的豎井下部通過連接段與導流洞連通，導流洞一端進行了封堵；所述的隔水板設在連接段末端。本發明中，引水洞到渦室的過度段形成坡度，可以引起進入渦室水流流速的增加。本發明通過連接段末端的隔水板改變流態，使水流規則性的流入導流洞，這樣保證導流洞內壁不會被過度水流沖蝕，提高了導流洞的使用壽命。

技術領域

本發明屬于水利水電工程的旋流消能技術領域，具體涉及一種改善水流流態的旋流泄洪洞。

背景技術

高堆石壩在施工期間一般采用隧洞導流，故常需要修建大斷面的導流隧洞，導流洞的造價往往比較高，如何合理地利用導流洞后期改建為永久性的泄洪洞，達到一洞多用的目的，是降低工程造價及解決樞紐布置困難的一個發展方向。據《世界大壩導流洞兼用實例匯編》收集的116例導流洞兼用實例，50%以上的導流洞改建成了泄洪洞，20%改建成為發電引水洞或尾水洞，另外還有的改建為灌溉洞、放空洞或其它多用途隧洞。在改建為泄洪洞的實例中，又有大約70%以上的泄洪洞是以“龍抬頭”型式與導流洞結合利用的?！褒執ь^”泄洪洞存在交叉段的大斷面洞室施工、流速高易發生氣蝕破壞、隧洞出口高程低而下游水位高，消能有一定難度，下游消能區沖淤變化大、泄洪霧化及工程投資大等問題。

當樞紐區地形地質條件和導流洞的布置合適時，導流洞可改建為旋流泄洪洞。旋流消能工作原理是利用水流旋轉運動將水能大部分消耗在流道內部，僅使部分能量傳遞至下游，其具有消能率高、結構簡單、布置靈活、易于通風摻氣等優點。豎井式旋流泄洪洞具有結構簡單、適用水頭范圍廣、消能率高等特點，是近30年來國內外研究的重點型式。但是依據工程實踐經驗及研究進展，現有的豎井旋流泄洪洞由于旋轉水流的離心力及其重力，往往容易在豎井底部形成不規則的流態，不利于導流洞穩定，而且隨著水頭與流量的增加，豎井旋流泄洪洞出現渦室水流上升高度較大，不利于水流形態，也不利于控制工程投資。

發明內容

為了克服現有豎井旋流泄洪洞出現渦室水流上升高度較大，不利于水流形態的問題，本發明提供一種改善水流流態的旋流泄洪洞，本發明通過連接段末端的隔水板改變流態，使水流規則性的流入導流洞，這樣保證導流洞內壁不會被過度水流沖蝕，提高了導流洞的使用壽命。

本發明采用的技術方案為：

一種改善水流流態的旋流泄洪洞，包括引水洞、過渡段、渦室、豎井、消力池、隔水板和導流洞，所述的過渡段上游與引水洞連接，引水洞上游連接有泄水閘室；所述的過渡段下游與渦室連接，所述的渦室下端通過豎井連接段與豎井連接，所述的消力池位于豎井底端，所述的渦室直徑大于豎井直徑，豎井直徑大于消力池直徑；所述的豎井下部通過連接段與導流洞連通，導流洞一端進行了封堵；所述的隔水板設在連接段末端。

所述的過渡段內設有分水隔墻。

所述的過渡段包括由底板、側墻一、側墻二和頂拱組成，所述的側墻一和側墻二一外一內豎直設在底板和頂拱之間，所述的底板傾斜設置，側墻一布置在遠離渦室側，側墻二布置在靠近渦室側，其高度均由引水洞的側墻過渡到渦室的墻高；側墻一和側墻二順水流向分別包括直線段和弧形段，側墻一、側墻二的弧形段均與渦室側壁連接；所述的底板坡比為1：n1,n1取1~10，起坡點距離渦室中心線距離為L1，L1取渦室直徑的2~7倍；所述的頂拱包括直線段和斜坡段，其斜坡段坡比為1：n2,n2取0.5~5；底板寬度與引水洞寬相同；分水隔墻布置在過渡段的底板上，靠近過渡段的側墻二布置。