一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式

摘要

本发明公开了一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式，包括水平旋流竖井，其是地下钢筋混凝土圆形断面结构，且水平旋流竖井的内壁固定设置有水平旋流掺气坎，并且水平旋流竖井的底部固定连接有水平旋流起旋室，而且水平旋流起旋室的端部固定安装有水平旋流下平洞，并且水平旋流下平洞是由导流洞改建的钢筋混凝土圆形断面结构。该双竖井旋流消能泄洪洞结构型式，通过设置的水平旋流竖井和竖直旋流竖井，使得该泄洪结构哪怕在水头和流量逐渐增多的情况下也能稳定的完成旋流消能操作进行稳定泄洪，进而极大的提高了该装置的耐用性和适用性，并且通过将临时性导流隧洞改建为永久性泄洪洞，使得该泄洪结构布置灵活、施工方便和造价较低。

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式。

背景技术

现有水利水电工程中，大多地质条件复杂，泄洪消能建筑物布置比较困难，特别是对一些当地材料坝的枢纽而言，导流洞工程量比较大，如何有效利用导流洞后期改建为泄洪洞是工程设计中一个技术难点。现有的竖井旋流泄洪洞虽然能够实现这一作用，但随着水头与流量的增加，单个竖井旋流泄洪洞已不能满足需求，并且一般的旋流消能泄洪洞结构型式的消能效果较差，当水流量过大时，水流冲击在竖井内容易对内部结构造成较大破坏，进而存在一定的使用缺陷。

针对上述问题，急需在原有旋流消能泄洪洞结构的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式，以解决上述背景技术中提出的随着水头与流量的增加，单个竖井旋流泄洪洞已不能满足泄洪需求和消能效果较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式，包括：

水平旋流竖井，其是地下钢筋混凝土圆形断面结构，且水平旋流竖井的内壁固定设置有水平旋流掺气坎，并且水平旋流竖井的底部固定连接有水平旋流起旋室，而且水平旋流起旋室的端部固定安装有水平旋流下平洞，并且水平旋流下平洞是由导流洞改建的钢筋混凝土圆形断面结构；

水平旋流通气竖井，其一端口与大气连通另一端口与水平旋流起旋室连通；

竖直旋流竖井，其用来竖直对水流进行泄洪操作，且竖直旋流竖井的顶部固定连接有竖直旋流涡室，并且竖直旋流竖井的边侧固定安装有竖直旋流下平洞段，而且竖直旋流下平洞段与水平旋流下平洞相通，并且竖直旋流竖井的内部平行贯穿固定连接有固定杆，而且固定杆的外壁焊接有下螺旋板。

优选的，所述水平旋流竖井的边侧开设有水平旋流进水口，且水平旋流进水口的内部嵌合安装有控制阀门，并且控制阀门为实用堰型式控制闸门，而且水平旋流竖井的内部也平行贯穿连接有固定杆，并且固定杆竖直贯穿在水平旋流掺气坎的内部，而且水平旋流掺气坎顶部在固定杆的外壁焊接有上螺旋板，并且水平旋流掺气坎底部在固定杆的外壁焊接有下螺旋板。

优选的，所述水平旋流起旋室是由导流洞改建的钢筋混凝土结构，且水平旋流起旋室水流出口的一侧设置有水平旋流折流坎。

优选的，所述竖直旋流涡室的内部设置有竖直旋流导流坎，且竖直旋流涡室的边侧固定连接有竖直旋流连接段，并且竖直旋流连接段的端部固定安装有竖直旋流上平洞段，而且竖直旋流上平洞段的顶部固定连接有竖直旋流进口闸室段，并且竖直旋流涡室的顶部为拱顶。

优选的，所述竖直旋流导流坎由挡水面、背水面和连接面围成；所述的挡水面是一竖直设置的平面，背水面是一竖直设置的弧面，弧面半径R为涡室内径0.1~0.5倍，弧面对应的角60-90°，连接面与涡室内侧壁贴合。

优选的，所述竖直旋流连接段由底板、顶板和侧板组成的空心框体，且底板由抛物线段底板与陡坡段底板连接组成，抛物线段底板与竖直旋流上平洞段的底坡连接，陡坡段底板与竖直旋流涡室连接，并且顶板由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与竖直旋流上平洞段的顶板连接，压坡连接段顶板与竖直旋流涡室连接，而且竖直旋流连接段与涡室连接处的侧墙形状符合抛物线方程。

优选的，所述竖直旋流上平洞段底坡坡比为1~5％，且竖直旋流下平洞段底坡坡比为1~5‰。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该双竖井旋流消能泄洪洞结构型式；

1.设置有水平旋流竖井和竖直旋流竖井组成的消能泄洪结构，通过设置的水平旋流竖井和竖直旋流竖井，使得该泄洪结构哪怕在水头和流量逐渐增多的情况下也能稳定的完成旋流消能操作进行稳定泄洪，进而极大的提高了该装置的耐用性和适用性，并且通过将临时性导流隧洞改建为永久性泄洪洞，使得该泄洪结构布置灵活、施工方便和造价较低；

2.设置有水平旋流起旋室、竖直旋流涡室、上螺旋板和下螺旋板组成的消能结构，通过设置的水平旋流起旋室，使得水平旋流竖井内的水流能够有效的通过旋转来将能量进行一定的消除，通过设置的竖直旋流涡室，使得竖直旋流竖井内的水流能够通过旋转进行消能，通过设置的上螺旋板和下螺旋板，使得水流在该结构进行流动时能够旋转向下，让水流的流动更加平缓匀速，同时通过将水平旋流下平洞和竖直旋流下平洞段设置相通，使得经过水平旋流消能后的水流与竖直旋流消能后的水流在下平洞段再次碰撞冲击消耗能量，进而使得该结构具有更好的消能效果。

附图说明

图1为本发明正剖视结构示意图；

图2为本发明竖直旋流进口闸室段与竖直旋流涡室结构连接示意图；

图3为本发明图1中A处放大结构示意图；

图4为本发明水平旋流过流竖井侧剖视结构示意图。

图中：1、水平旋流进水口；2、水平旋流竖井；3、水平旋流起旋室；4、水平旋流下平洞；5、水平旋流通气竖井；6、水平旋流掺气坎；7、水平旋流折流坎；8、竖直旋流进口闸室段；9、竖直旋流上平洞段；10、竖直旋流连接段；11、竖直旋流涡室；12、竖直旋流竖井；13、竖直旋流下平洞段；14、固定杆；15、上螺旋板；16、下螺旋板；17、控制阀门；18、竖直旋流导流坎。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种双竖井旋流消能泄洪洞结构型式，包括：水平旋流进水口1、水平旋流竖井2、水平旋流起旋室3、水平旋流下平洞4、水平旋流通气竖井5、水平旋流掺气坎6、水平旋流折流坎7、竖直旋流进口闸室段8、竖直旋流上平洞段9、竖直旋流连接段10、竖直旋流涡室11、竖直旋流竖井12、竖直旋流下平洞段13、固定杆14、上螺旋板15、下螺旋板16、控制阀门17和竖直旋流导流坎18；

水平旋流竖井2，其是地下钢筋混凝土圆形断面结构，且水平旋流竖井2的内壁固定设置有水平旋流掺气坎6，并且水平旋流竖井2的底部固定连接有水平旋流起旋室3，而且水平旋流起旋室3的端部固定安装有水平旋流下平洞4，并且水平旋流下平洞4是由导流洞改建的钢筋混凝土圆形断面结构；

水平旋流通气竖井5，其一端口与大气连通另一端口与水平旋流起旋室3连通；

竖直旋流竖井12，其用来竖直对水流进行泄洪操作，且竖直旋流竖井12的顶部固定连接有竖直旋流涡室11，并且竖直旋流竖井12的边侧固定安装有竖直旋流下平洞段13，而且竖直旋流下平洞段13与水平旋流下平洞4相通，并且竖直旋流竖井12的内部平行贯穿固定连接有固定杆14，而且固定杆14的外壁焊接有下螺旋板16。

水平旋流竖井2的边侧开设有水平旋流进水口1，且水平旋流进水口1的内部嵌合安装有控制阀门17，并且控制阀门17为实用堰型式控制闸门，而且水平旋流竖井2的内部也平行贯穿连接有固定杆14，并且固定杆14竖直贯穿在水平旋流掺气坎6的内部，而且水平旋流掺气坎6顶部在固定杆14的外壁焊接有上螺旋板15，并且水平旋流掺气坎6底部在固定杆14的外壁焊接有下螺旋板16，通过在水平旋流掺气坎6顶部设置上螺旋板15且在水平旋流掺气坎6底部设置下螺旋板16，使得螺旋板在引导水流下降时不会对水平旋流掺气坎6的使用造成影响；

水平旋流起旋室3是由导流洞改建的钢筋混凝土结构，且水平旋流起旋室3水流出口的一侧设置有水平旋流折流坎7，通过设置的水平旋流折流坎7，使得水流在水平旋流竖井2内能够更好的进行消能操作；

竖直旋流涡室11的内部设置有竖直旋流导流坎18，且竖直旋流涡室11的边侧固定连接有竖直旋流连接段10，并且竖直旋流连接段10的端部固定安装有竖直旋流上平洞段9，而且竖直旋流上平洞段9的顶部固定连接有竖直旋流进口闸室段8，并且竖直旋流涡室11的顶部为拱顶；

竖直旋流导流坎18由挡水面、背水面和连接面围成；的挡水面是一竖直设置的平面，背水面是一竖直设置的弧面，弧面半径R为涡室内径0.1~0.5倍，弧面对应的角60-90°，连接面与涡室内侧壁贴合，通过设置的竖直旋流导流坎18，使得水流在竖直旋流竖井12内能够进行更好的消能操作；

竖直旋流连接段10由底板、顶板和侧板组成的空心框体，且底板由抛物线段底板与陡坡段底板连接组成，抛物线段底板与竖直旋流上平洞段9的底坡连接，陡坡段底板与竖直旋流涡室11连接，并且顶板由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与竖直旋流上平洞段9的顶板连接，压坡连接段顶板与竖直旋流涡室11连接，而且竖直旋流连接段10与涡室连接处的侧墙形状符合抛物线方程，使得水流能够更好的进行消能；

竖直旋流上平洞段9底坡坡比为1~5％，且竖直旋流下平洞段13底坡坡比为1~5‰。

工作原理：在使用该双竖井旋流消能泄洪洞结构型式时，根据图1、图3和图4，当需要使用水平旋流竖井2进行泄洪操作时，打开控制阀门17让水流通过水平旋流进水口1进入水平旋流竖井2内，接着在固定杆14边侧的上螺旋板15上进行旋转，接着穿过水平旋流掺气坎6进行初步消能，接着通过下螺旋板16的旋转进入水平旋流起旋室3内进行旋转消能操作，同时外部空气通过水平旋流通气竖井5进入水平旋流起旋室3中，通过设置的水平旋流折流坎7，使得水平旋流起旋室3内的消能效果更好，接着水平旋流起旋室3内经过消能的水进入水平旋流下平洞4中排出；

根据图1和图2，当需要使用竖直旋流竖井12进行泄洪操作时，水流通过竖直旋流进口闸室段8进入竖直旋流上平洞段9内，接着通过竖直旋流连接段10进入竖直旋流涡室11内进行消能操作，通过设置的竖直旋流导流坎18使得竖直旋流涡室11内的消能效果更好，经过消能的水流进入竖直旋流下平洞段13内排出。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。