CN108193651A - 水固分离式沟水处理排水洞布置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水固分离式沟水处理排水洞布置结构和沟水处理排水方法，特别是一种应用于高山峡谷地区支流沟谷沟水处理领域的水固分离式沟水处理排水洞布置结构和沟水处理排水方法。本发明的水固分离式沟水处理排水洞布置结构，包括主排水洞、分流洞和旋流竖井消能结构，主排水洞包括依次相连的转弯前洞段、转弯段和转弯后洞段。本发明的沟水处理排水方法，包括以下几个步骤：a、判断排水时期；b、若处于汛期则将推移质从水流中分离后由分流洞流出后，水流由经旋流竖井消能结构后排出，若处于枯水期则水流由分流洞排出。本申请有效防止推移质进入旋流竖井内，以保证旋流竖井的泄流能力，避免结构发生冲蚀破坏，达到维护旋流竖井安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种水固分离式沟水处理排水洞布置结构和沟水处理排水方法，特别是一种应用于高山峡谷地区支流沟谷沟水处理领域的水固分离式沟水处理排水洞布置结构和沟水处理排水方法。
背景技术
在高山峡谷地区修筑水电站工程时，近坝区可利用的施工场地极少，还需布置各类施工工厂等临建设施，因此，常需对沟谷进行沟水处理，沟水处理方式多采用挡水坝+排水洞。然而，当工程中遇到排水洞已按满足施工要求的最大纵坡布置，排水洞出水口高程距下游河道高差仍然较大的情况时，为保证出水口附近(或下方)的道路和桥梁、临建设施及生产人员造成较大的安全隐患，工程技术人员提出了一种含旋流竖井的排水洞布置结构。其中，专利号“ZL 201520966292.4”的实用新型通过增加分流洞结构虽然较好解决了含旋流竖井的排水洞中旋流井的检修问题，但是由于西南地区山区河流中推移质较多，容易造成旋流竖井结构的破坏，而若旋流竖井发生结构损伤，对其进行修复将极为困难，因此，如何有效杜绝山区河流推移质对竖井结构的影响，防止推移质进入旋流竖井，对于保证工程运行期安全，提高工程耐久性有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对流入排水洞内的水流中挟带的推移质进行分离和阻挡，有效防止推移质进入旋流竖井内，以保证旋流竖井的泄流能力，避免结构发生冲蚀破坏，达到维护旋流竖井安全运行，降低工程成本的水固分离式沟水处理排水洞布置结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的水固分离式沟水处理排水洞布置结构，包括主排水洞、分流洞和旋流竖井消能结构，所述主排水洞包括依次相连的转弯前洞段、转弯段和转弯后洞段，所述旋流竖井消能结构与主排水洞连通，所述分流洞的入口端设置于旋流竖井消能结构进水段上游侧，且分流洞的入口端与主排水洞转弯段连接，所述分流洞的出口段为高出水口。
进一步的是，还包括分流洞弧形衔接段，所述述分流洞入口端与主排水洞的转弯段通过分流洞弧形衔接段弧形连接，所述分流洞坡坡度大于主排水洞。
进一步的是，所述分流洞的底板设置有拦挡墩，所述拦挡墩延伸至主排水洞轴线处，所述拦挡墩将分流洞划分为人行通道和水流通道。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可以对流入排水洞内的水流中挟带的推移质进行分离和阻挡，有效防止推移质进入旋流竖井内，以保证旋流竖井的泄流能力，避免结构发生冲蚀破坏，达到维护旋流竖井安全运行，降低工程成本的沟水处理排水方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的沟水处理排水方法，包括以下几个步骤：
a、判断排水时是处于汛期还是枯水期；
b、若排水时处于汛期则排水途径为水流由主排水洞流经旋流竖井消能结构后排出，并利用主排水洞的转弯段将推移质从水流中分离后由分流洞流出，若排水期处于枯水期则水流由分流洞排出。
进一步的是，在分流洞中设置拦挡墩，利用拦挡墩在汛期拦挡推移质。
进一步的是，在分流洞中设置拦挡墩，将分流洞划分为人行通道和水流通道，利用拦挡墩在枯水期流量较大时将水流隔离在水流通道一侧，检修人员从人行通道一侧进入进行检修。
本发明的有益效果是：本申请的水固分离式沟水处理排水洞布置结构巧妙利用水流的弯道环流原理，在旋流竖井消能结构前设置一个弯道，当水流流经主排水洞转弯段时，实现对流入排水洞内的水流中挟带的推移质的分离作用。有效避免了推移质进入旋流竖井内，对旋流竖井结构产生冲蚀破坏，从而影响旋流竖井的泄流能力。本申请的排水洞结构避免了推移质对旋流竖井的破坏，在保证维护旋流竖井长期安全运行的前提下，省去了对结构的复杂修复过程，使工程成本大大降低。并且本申请的结构简单，无需安装复杂的专用分离设备，在水流流动过程中自然实现推移质和清水的分离，并能顺利将清水引入旋流竖井，将推移质引入分流洞后排出，整个过程水流通畅，推移质不易在结构中沉积，使沟水处理排水洞可以长期安全运行。
附图说明
图1是本申请的结构示意图；
图2是分流洞处的剖视图；
图中零部件、部位及编号：主排水洞1、转弯前洞段11、转弯段12、转弯后洞段13、分流洞2、分流洞弧形衔接段21、拦挡墩22、旋流竖井消能结构3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1及图2所示，为解决上述技术问题，本发明采用的水固分离式沟水处理排水洞布置结构，包括主排水洞1、分流洞2和旋流竖井消能结构3，所述主排水洞1包括依次相连的转弯前洞段11、转弯段12和转弯后洞段13，所述旋流竖井消能结构3与主排水洞1连通，所述分流洞2入口端设置于旋流竖井消能结构3进水段上游侧，且分流洞2入口端与主排水洞1转弯段12连接，所述分流洞2的出口段为高出水口。本申请的水固分离式沟水处理排水洞布置结构巧妙利用水流的弯道环流原理，在旋流竖井消能结构3前设置一个弯道，当水流流经主排水洞1转弯段12时，使得推移质和少量水流流向分流洞2，而清水则流入主洞并进入旋流竖井，实现对流入排水洞内的水流中挟带的推移质的分离作用。有效避免了推移质进入旋流竖井内，对旋流竖井结构产生冲蚀破坏，从而影响旋流竖井的泄流能力。在现有技术中，旋流竖井由于推移质的冲蚀破坏，短期内结构便遭到破坏，无法正常运行，需要维修人员频繁进入结构中进行修复，由于本申请的排水洞结构避免了推移质对旋流竖井的破坏，在保证维护旋流竖井长期安全运行的前提下，省去了对结构的复杂修复过程，使工程成本大大降低。并且本申请的结构简单，无需安装复杂的专用分离设备，在水流流动过程中自然实现推移质和清水的分离，并能顺利将清水引入旋流竖井，将推移质引入分流洞2后排出，整个过程水流通畅，推移质不易在结构中沉积，使沟水处理排水洞可以长期安全运行。
为进一步提高水固分离的效果，本申请还设置了分流洞弧形衔接段21，所述述分流洞2的入口端与主排水洞1转弯段12通过分流洞弧形衔接段21弧形连接，采用前述的结构设计，当水流经过转弯段12时，推移质更容易从主排水洞1中进入分流洞2中，从而进一步增强分离效果。本申请将分流洞2坡度设计成大于主排水洞1坡度的形式，使得当实际流量小于设计流量时例如枯水期时，水流更容易从分流洞2中通过，而不是由主排水洞1进入旋流竖井消能结构3中，从而减少了水流对旋流竖井消能结构3的冲击和破坏，提高排水结构的安全性和使用寿命。
本申请在分流洞2的底板设置拦挡墩22，并将拦挡墩22延伸至主排水洞1轴线处，可以对流经该处的推移质进行有效阻挡，避免推移质进入旋流竖井消能结构3中，同时利用拦挡墩22将分流洞2划分为人行通道和水流通道。这样在枯水期时，水流流量较小情况下，水流自然从分流洞2的水流通道通过；枯期流量较大情况时，因拦挡墩22作用水流从分流洞2的水流通道通过。因此，检修人员可直接从分流洞2的人行通道进入，对旋流竖井洞段进行查看和检修，极为方便。
本发明采用的沟水处理排水方法，包括以下几个步骤：
a、判断排水时是处于汛期还是枯水期；
b、若排水时处于汛期则排水途径为水流由主排水洞1流经旋流竖井消能结构3后排出，并利用主排水洞1的转弯段12将推移质从水流中分离后由分流洞2流出，若排水期处于枯水期则水流由分流洞2排出。
本申请的沟水处理排水方法利用分流洞2出水口满足枯期的沟水引排，避免了旋流竖井消能结构3长时间作为唯一的排水通道所带来的安全隐患，减小了工程风险。此外分流洞2前期可作为主排水洞1的施工支洞，从而达到“一洞多用”的目的，节省了工程投资。
本申请的在排水洞设置转弯段12，利用弯道环流原理分离水和推移质，有效避免了推移质进入旋流竖井内对其造成的破坏。
在分流洞2中设置拦挡墩22，利用拦挡墩22在汛期拦挡推移质。本申请在分流洞2的底板设置拦挡墩22，可以对流经转弯段12的推移质进行有效阻挡，避免推移质进入旋流竖井消能结构3中。
此外，本申请在分流洞2中设置拦挡墩22，将分流洞2划分为人行通道和水流通道，利用拦挡墩22在枯水期流量较大时将水流隔离在水流通道一侧，检修人员从人行通道一侧进入进行检修。不需采取其他工程措施，使检修极为方便。
Claims (6)
1.水固分离式沟水处理排水洞布置结构，其特征在于：包括主排水洞(1)、分流洞(2)和旋流竖井消能结构(3)，所述主排水洞(1)包括依次相连的转弯前洞段(11)、转弯段(12)和转弯后洞段(13)，所述旋流竖井消能结构(3)与主排水洞(1)连通，所述分流洞(2)的入口端设置于旋流竖井消能结构(3)进水段上游侧，且分流洞(2)的入口端与主排水洞(1)转弯段(12)连接，所述分流洞(2)的出口段为高出水口。
2.如权利要求1所述的水固分离式沟水处理排水洞布置结构，其特征在于：还包括分流洞弧形衔接段(21)，所述述分流洞(2)的入口端与主排水洞(1)的转弯段(12)通过分流洞弧形衔接段(21)弧形连接，所述分流洞(2)的坡度大于主排水洞(1)。
3.如权利要求1至2任意权利要求所述的水固分离式沟水处理排水洞布置结构，其特征在于：所述分流洞(2)的底板设置有拦挡墩(22)，所述拦挡墩(22)延伸至主排水洞(1)轴线处，所述拦挡墩(22)将分流洞(2)划分为人行通道和水流通道。
4.采用权利要求1所述的沟水处理排水洞布置结构进行沟水处理排水方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
a、判断排水时是处于汛期还是枯水期；
b、若排水时处于汛期则排水途径为水流由主排水洞(1)流经旋流竖井消能结构(3)后排出，并利用主排水洞(1)的转弯段(12)将推移质从水流中分离后由分流洞(2)流出，若排水期处于枯水期则水流由分流洞(2)排出。
5.采用权利要求4所述的沟水处理排水方法，其特征在于：在分流洞(2)中设置拦挡墩(22)，利用拦挡墩(22)在汛期拦挡推移质。
6.采用权利要求4所述的沟水处理排水方法，其特征在于：在分流洞(2)中设置拦挡墩(22)，将分流洞(2)划分为人行通道，和水流通道，利用拦挡墩(22)在枯水期流量较大时将水流隔离在水流通道一侧，检修人员从人行通道一侧进入进行检修。
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