CN106836154B - 一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，属于泄水建筑设计技术领域。一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，包括带有事故阀门、检修阀门和横缝的深孔本体，所述深孔本体包括进口、洞身和出口，所述出口两侧均设有边墩，所述深孔本体的进口断面和出口断面均为矩形，所述进口断面垂直高度高于出口断面的垂直高度，且垂直高度的偏差不超过35%，所述进口断面的横向宽度小于出口断面的横向宽度。它具有更合理的体型，适用于进口断面与出口断面尺寸存在差别的深孔，同时能大幅度减少出口水流横向扩散现象，防止水流冲击边墩，有效保护深孔出口边墩的结构稳定。
Description
技术领域
本发明涉及泄水建筑设计技术领域，更具体地说，涉及一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔。
背景技术
目前，随着高水头水利水电工程的兴建，高水头泄洪深孔被大量应用与坝身泄洪系统，承担着巨大的泄洪任务，泄洪的设计体型不仅需要保证自身结构的安全，而且同时还要考虑泄洪对下游稳定的影响，由于高拱坝坝体空间的各种限制，往往导致深孔进口与深孔出口无法处于同一直线上，由此深孔在坝体内可能存在一定的偏转角度，出于对下游安全的考虑，要求深孔下泄水舌落点在空间上分散排布，这就要求深孔出口必须使用一定的起挑或者下压的复合体型，种种因素导致深孔水力学问题及其复杂，由于深孔洞身体型渐变的存在，尤其是出口的纵向压缩，导致深孔出口水流横向具有较大的扩散角，当边墩距离不足时，就导致横向扩散水流冲击边墩，容易产生边墩结构失稳，高水头深孔出口流速往往超过35m/s，高速水流对边墩的冲击更加严重，急需一种有效降低深孔出口水流横向扩散现象的新体型深孔。
发明内容
1．要解决的技术问题
本实用的目的在于提出一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，深孔具有更合理的体型，这种体型适用于进口断面与出口断面尺寸存在差别的深孔，同时能大幅度减少出口水流横向扩散现象，防止水流冲击边墩，有效保护深孔出口边墩的结构稳定。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，包括带有事故阀门、检修阀门和横缝的深孔本体，所述深孔本体包括进口、洞身和出口，所述出口两侧均设有边墩，所述深孔本体的进口断面和出口断面均为矩形，所述进口断面垂直高度高于出口断面的垂直高度，且垂直高度的偏差不超过35%，所述进口断面的横向宽度小于出口断面的横向宽度，且横向宽度的偏差不超过15%，所述洞身长度大于15倍进口断面的横向宽度，所述洞身包括前段和后段，所述前段和后段的长度比例为7：8，所述后段与前段有小于3°的夹角，所述深孔平面偏转起点位于前段和后段之间，所述前段上设置有横向扩散，所述横向扩散位置与进口的距离不超过5倍进口断面的横向宽度，且横向扩散角度不超过2°，本发明中的深孔体型将横向扩散位置设置在深孔的前段，能有效减小深孔出口水流的侧向扩散角度，防止出口高速水流冲击两侧边墩。
优选地，所述出口采用压力上翘的体型，且上翘角度不超过20°，针对进口与出口不超过%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，通过顶部和底部不同角度的上翘完成垂向尺寸的过渡。
优选地，所述出口采用压力下压的体型，且下压角度不超过20°，针对进口与出口不超过%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，通过顶部和底部不同角度的下压完成垂向尺寸的过渡。
优选地，所述前段和后段的连接处打磨光滑，使前段和后段的连接处不易产生裂纹。
优选地，所述出口的内侧面上设有防磨层，使出口的内侧面更耐水流的冲击，不会产生裂纹，影响横向扩散现象。
优选地，所述前段横向扩散位置的侧壁打磨光滑，使水流通过横向扩散位置时，阻力变小，更有利于减少出口水流横向扩散。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明中的深孔体型将横向扩散位置设置在深孔的前段，能有效减小深孔出口水流的侧向扩散角度，防止出口高速水流冲击两侧边墩。
（2）出口采用压力上翘的体型，且上翘角度不超过20°，针对进口与出口不超过35%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，通过顶部和底部不同角度的上翘完成垂向尺寸的过渡。
（3）出口采用压力下压的体型，且下压角度不超过20°，针对进口与出口不超过35%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，通过顶部和底部不同角度的下压完成垂向尺寸的过渡。
（4）前段和后段的连接处打磨光滑，使前段和后段的连接处不易产生裂纹。
（5）出口的内侧面上设有防磨层，使出口的内侧面更耐水流的冲击，不会产生裂纹，影响横向扩散现象。
（6）前段横向扩散位置的侧壁打磨光滑，使水流通过横向扩散位置时，阻力变小，更有利于减少出口水流横向扩散。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明标有角度的结构示意图；
图3为现有技术的结构示意图。
110横向扩散、111进口、112前段、113后段、114出口、1001检修阀门、1002事故阀门、1003横缝。
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。
实施例1：
请参阅图1-3，一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，包括带有事故阀门1002、检修阀门1001和横缝1003的深孔本体，新体型适用于进口111断面与出口114断面尺寸存在差别的深孔，同时能大幅度减少出口114水流横向扩散110现象，防止水流冲击边墩，有效保护出口114处边墩的结构稳定。
进口111断面和出口114断面均为矩形，出口114的内侧面上铺设有防磨层，使出口114的内侧面更耐水流的冲击，不易产生裂纹，进口111断面垂直高度高于出口114断面的垂直高度，且垂直高度的偏差不超过35%，进口111断面的横向宽度小于出口114断面的横向宽度，且横向宽度的偏差不超过15%，洞身长度大于15倍进口111断面的横向宽度，洞身包括前段112和后段113，前段112和后段113的长度比例为7：8，后段113与前段112有2°的夹角，前段112和后段113的连接处打磨光滑，使前段112和后段113的连接处不易产生裂纹，深孔本体平面偏转起点位于前段112和后段113之间，针对进口与出口114不超过15%的横向偏差，在前段112设置横向扩散110，横向扩散110位置与进口111的距离不超过5倍进口111断面的横向宽度，将洞身横向尺寸扩大，其中横向扩散角度为2°，水流横向扩散110的角度减小，使水流不会冲击边墩，前段112横向扩散110位置的侧壁打磨光滑，使水流通过横向扩散110位置时，阻力变小，更有利于减少出口114水流横向扩散110。
针对进口与出口不超过35%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，在深孔底部设置压力上翘体型，顶部压力上翘，上翘角度不超过20°，通过顶部及底部不同角度的上翘来完成垂向尺寸的过渡。
实施例2：
一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，与实施例1相同，所不同的是，针对进口与出口不超过35%的垂向偏差，结合出口的起挑角度要求，在深孔底部设置压力下压体型，顶部压力下压，下压角度不超过20°，通过顶部及底部不同角度的下压来完成垂向尺寸的过渡。
图1相比较图3中的现有技术，图3中洞身为普通的通孔，出口114没有设置压力上翘或下压体型，水流冲击边墩，冲击区域明显，图1本发明中洞身包括前段112和后段113，前段112与后段113有小于3°的夹角，以完成不在同一直线上的进口111与出口114的连接，针对进口111与出114口不超过15%的横向偏差，采用在前段112设置横向扩散110的方法，将洞身横向尺寸扩大，其中横向扩散角度不大于2°。
本发明的优越性在于：新体型适用于进口111与出口114不对称的高水头深孔，且出口114高速水流具有较小的横向扩散角度，水流不会冲击边墩，有利于出口114处边墩的结构安全。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，包括带有事故阀门（1002）、检修阀门（1001）和横缝（1003）的深孔本体，所述深孔本体包括进口（111）、洞身和出口（114），所述出口（114）两侧均设有边墩，其特征在于：
所述深孔本体的进口（111）断面和出口（114）断面均为矩形，所述进口（111）断面垂直高度高于出口（114）断面的垂直高度，且两者垂直高度的偏差不超过35%；
所述进口（111）断面的横向宽度小于出口（114）断面的横向宽度，且两者横向宽度的偏差不超过15%，所述洞身长度大于15倍进口（111）断面的横向宽度；
所述洞身包括前段（112）和后段（113），所述前段（112）和后段（113）的长度比例为7：8，所述后段（113）与前段（112）有小于3°的夹角，所述深孔平面偏转起点位于前段（112）和后段（113）之间；
所述前段（112）上设置有横向扩散（110），所述横向扩散（110）位置与进口（111）的距离不超过5倍进口（111）断面的横向宽度，且横向扩散（110）角度不超过2°；
所述出口（114）采用压力上翘或压力下压的体型；
所述前段（112）和后段（113）的连接处打磨光滑；
所述前段（112）横向扩散（110）位置的侧壁打磨光滑。
2.根据权利要求1所述的一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，其特征在于：所述出口（114）压力上翘角度不超过20°。
3.根据权利要求1所述的一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，其特征在于：所述出口（114）压力下压角度不超过20°。
4.根据权利要求1所述的一种具有减少出口水流横向扩散功能的新体型深孔，其特征在于：所述出口（114）的内侧面上设有防磨层。
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