CN112030905A - 一种利用导流洞进行放空兼取水的结构及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用导流洞进行放空兼取水的结构及控制方法，包括导流洞、进水塔、拦污栅、事故闸门、启闭机室、卷扬机、放空管以及闸阀室，在导流洞内设置有放空管，在放空管的两端分别设置有进水塔和闸阀室，所述放空管与进水塔底部的进水口连接，在进水塔底部的进水口处分别安装有拦污栅和事故闸门，在进水塔的顶部设置有启闭机室，在启闭机室内安装有卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳控制拦污栅与事故闸门升降。本发明将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下放设施四者结合布置，有效的解决了施工期导流度汛，运行期水库放空、取水、下放生态流量的问题，简化工程布置、方便施工、节省工期、减少工程量及投资，并且便于后期运行管理。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用导流洞进行放空兼取水的结构及控制方法，适用于水利工程利用导流洞进行水库放空、取水及生态流量下放的结构布置以及水流下放控制方法的设计与施工，属于水利水电工程技术领域。
背景技术
对于土石坝、堆石坝等柔性坝，为了修筑大坝、溢洪道等枢纽建筑物，需要先期修建挡水的上、下游围堰，采用导流洞将河水自一旁引至下游。导流洞是一种经常运用到的用于施工期导流度汛的工程措施，就是根据设计断面在山体内开挖的隧洞，在导流度汛的时候，河水从隧洞中下泄，以保证工程干地施工。导流洞一般为临时性建筑物，在工程竣工后，导流洞一般废弃并进行封堵处理。放空建筑物是在大坝需要检修等非常时期需要放空水库而设置的，一般设置于大坝坝体或者两岸山体内，对于一般水利工程，由于库容较小，为方便施工和控制，一般采用钢管进行水库放空。取水建筑物是指用以从水库或河流引水、提水的水工建筑物，对于水库工程，通常采用库内或者坝身进水塔结合取水钢管进行取水，满足工程取水或者灌溉的需要。另外，为了维持下游生态环境，水库工程还需要合理设置生态流量下放设施。
在水利工程建设中，为方便控制，避免相互干扰，通常采用导流洞、放空建筑物及取水建筑物单独布置的形式进行工程的设计与施工，这样加大了枢纽区各建筑物布置难度及施工难度，大大增加了工程量及投资。有些工程将临时导流洞改造为永久放空洞，有些工程将放空建筑物和取水建筑物结合布置，有些工程将生态下放设施结合放空建筑物或取水建筑物布置，但较少有工程将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下放设施四者结合布置，因此，如何将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下放设施四者结合布置，是简化工程布置、方便施工、节省工期、减少工程量及投资的关键。
发明内容
针对常规水利工程将导流洞、放空建筑物、取水建筑物以及生态流量下放措施单独布置，或者部分结合布置的缺点，本发明提供一种利用导流洞进行放空兼取水的结构及控制方法，该结构将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下放设施四者结合布置，有效的解决了施工期导流度汛，运行期水库放空、取水、下放生态流量的问题，简化工程布置、方便施工、节省工期、减少工程量及投资，并且方便了后期运行管理。
本发明的技术方案：一种利用导流洞进行放空兼取水的结构，包括导流洞、进水塔、拦污栅、事故闸门、启闭机室、卷扬机、放空管以及闸阀室，在导流洞内设置有放空管，在放空管的两端分别设置有进水塔和闸阀室，所述放空管与进水塔底部的进水口连接，在进水塔底部的进水口处分别安装有拦污栅和事故闸门，在进水塔的顶部设置有启闭机室，在启闭机室内安装有卷扬机，所述卷扬机通过钢丝绳与拦污栅及事故闸门的顶部连接；在闸阀室内分别设置有取水管、生态流量管、放空管检修阀、放空管伸缩节以及放空阀，且取水管、生态流量管、放空管检修阀、放空管伸缩节以及放空阀依次连接在放空管上，在闸阀室的下游侧设置有消力池，所述放空管的出水端从闸阀室伸出后与消力池连接。
进一步，所述导流洞的进口处设置有导流洞进口门井，在导流洞进口门井处安装有叠梁门。
进一步，所述进水塔的进水口为矩形或方形结构，且进水塔的进水口高程高于导流洞的进口高程，在进水塔的进水口处连接有由方变圆的渐变段，所述放空管的进水端抬升后与渐变段连接，在导流洞内且位于放空管与导流洞的交接处设置有封堵段。
进一步，所述导流洞内安装有一组支墩，放空管架设在支墩上。
进一步，所述闸阀室与消力池之间设置有镇墩，放空管的出水端通过镇墩固定。
进一步，所述取水管上依次连接有取水管检修阀、取水管伸缩节以及取水阀，在生态流量管上依次连接有生态流量管检修阀和生态流量阀，且取水管检修阀、取水管伸缩节、取水阀、生态流量管检修阀和生态流量阀均设置在闸阀室内。
进一步，所述进水塔的一侧设置有交通桥。
同时，本发明还提供一种基于上述利用导流洞进行放空兼取水的结构的控制方法，水库放空时，首先通过启闭机室内的卷扬机将拦污栅提出孔口后锁定，避免了拦污栅在放空时遭到破坏，然后打开放空管上的放空阀进行水库放空；水库运行时，拦污栅下放于孔口位置，拦阻水流挟带的水草、漂木等杂物，保证放空管安全运行，开启事故闸门并关闭放空阀，使放空管处于满水状态，这样便可根据需要开启取水管上的取水阀或生态流量管上的生态流量阀，以满足工程日常取水需要或工程下放生态流量的需要。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：
（1）将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下放设施四者结合布置，解决了以上各建筑物分别单独布置或者部分组合布置增加建筑物布置难度、工程量、施工工期以及工程投资的问题，通过结合布置，最大限度的利用了已建导流洞，在保证工程导流、放空、取水以及下放生态流量的同时，简化了工程布置，方便工程施工，大大减少了工程量及施工工期，节省工程投资，而且方便了后期的运行管理。
（2）在导流洞洞口位置设置进水塔，并于进水塔底部设置了拦污栅和事故闸门，顶部设置了卷扬机等启闭设备，方便拦污栅及事故闸门的提升与下放。拦污栅的设置可以避免水草、漂木等杂物进入管道，事故闸门的设置可以动水关闭水流，有效防止意外情况发生时事故的扩大，保证放空管的运行安全，提高工程的安全性。水库放空时，开启放空阀并将拦污栅提出孔口锁定，避免了拦污栅在放空时遭到破坏，在取水管取水时，将拦污栅放于进水塔进口位置，可以防止较大污物进入放空管及取水管，保证管道安全及取水质量。
（3）放空管平时处于满水状态，将取水管、生态流量管自放空管上接出，满足工程日常取水及下放生态流量要求。放空管、取水管及生态流量管集中布置于闸阀室内，布置紧凑，且放空管、取水管及生态流量管均设置了相应检修阀及工作阀，方便运行期管理和控制。
（4）放空管在导流洞内为明管布置，且设置有支墩，闸阀室距离导流洞末端一定的距离，保证运行期可以自导流洞末端进出导流洞洞内，方便运行期放空管的维护和检修，避免了其他工程采用埋管布置时管道由于开裂、锈蚀、渗水等原因引发的事故。
（5）放空管末端设置了镇墩及消力池，镇墩将放空管固定，减轻水库放空时引起的放空管的震动，避免管道受到破坏，水流自放空管排入下游消力池充分消能后归顺下游河道，避免放空急流冲蚀下游河床，进而影响闸阀室结构安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图的剖视图；
图2是本发明的结构示意图的俯视图；
图3是闸阀室的结构示意图的剖视图；
图4是闸阀室的结构示意图的俯视图；
图5是放空管与进水塔的连接结构示意图；
图6是导流洞在大坝防渗范围内放空管穿永久堵头的示意图。
附图标记说明：1-导流洞进口门井；2-叠梁门；3-回填混凝土段；4-进水塔；5-拦污栅；6-事故闸门；7-启闭机室；8-卷扬机；9-交通桥；10-渐变段；11-封堵段；12-放空管；13-导流洞；14-支墩；15-闸阀室；16-消力池；17-取水管；18-生态流量管；19-放空管检修阀；20-放空管伸缩节；21-放空阀；22-检修坑；23-镇墩；24-取水管检修阀；25-取水管伸缩节；26-取水阀；27-生态流量管检修阀；28-生态流量阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：利用导流洞进行放空兼取水的结构及控制方法的结构示意图如图1～5所示，包括导流洞13、进水塔4、拦污栅5、事故闸门6、启闭机室7、卷扬机8、放空管12以及闸阀室15，在导流洞13内设置有放空管12，在放空管12的两端分别设置有进水塔4和闸阀室15，闸阀室15距离导流洞13末端距离不低于1m，以便人员进出导流洞13，所述放空管12与进水塔4底部的进水口连接，在进水塔4底部的进水口处分别安装有拦污栅5和事故闸门6，在进水塔4的顶部设置有启闭机室7，在启闭机室7内安装有卷扬机8，所述卷扬机8通过钢丝绳与拦污栅5以及事故闸门6的顶部连接；在闸阀室15内分别设置有取水管17、生态流量管18、放空管检修阀19、放空管伸缩节20以及放空阀21，且取水管17、生态流量管18、放空管检修阀19、放空管伸缩节20以及放空阀21依次连接在放空管12上，在闸阀室15的下游侧设置有消力池16，所述放空管12的出水端从闸阀室15伸出后与消力池16连接，水流自放空管12排入下游消力池16消能，避免水流直接冲蚀下游河床，进而影响闸阀室15结构安全。在放空管检修阀19与放空阀21底部设置检修坑22，方便阀门的安装与检修。
进一步，导流洞13为设置于山体内的隧洞，其轴线布置可以根据地质地形条件灵活调整，所述导流洞13的进口处设置有导流洞进口门井1，在导流洞进口门井1处安装有采用钢筋混凝土预制的叠梁门2，取代常规金属闸门的封堵方式，方便施工。导流洞进口门井1下游为回填混凝土段3，回填混凝土段3将该段导流洞13空腔整体封堵，回填混凝土段3末端为弧形斜面，以便布置放空管12。于回填混凝土段3上部布置进水塔4及其相应结构。
进一步，所述进水塔4的进水口为矩形或方形结构，且进水塔4的进水口高程高于导流洞13的进口高程，在进水塔4的进水口处连接有由方变圆的渐变段10，所述放空管12的进水端抬升后与渐变段10连接，在导流洞13内且位于放空管12与导流洞13的交接处设置有封堵段11。本发明适用于中下型水库工程进水口高程高于导流洞13进口高程，且两者高程相差较小的情况，当两者高程相差较大时，可沿导流洞13轴线方向将进水塔4适当向靠山体侧移动，提高进水口高程，参见图5，本发明的放空管12采用“龙抬头段”的方式接入进水塔4内。另外，参见图6，当大坝防渗帷幕轴线较长、深度较深，导流洞13在大坝防渗帷幕范围内时，于大坝防渗帷幕与导流洞13交接位置设置永久堵头，放空管12穿过永久堵头并对永久堵头作相应防渗处理即可。
进一步，所述进水塔4的一侧设置有交通桥9，满足交通需要。
进一步，所述导流洞13内安装有一组支墩14，放空管12架设在支墩14上，以保证放空管12距导流洞12底板一定距离，以便钢管的安装及后期维护。
进一步，所述闸阀室15与消力池16之间设置有镇墩23，放空管12的出水端通过镇墩23固定，减轻水库放空时引起放空管12的震动。
进一步，所述取水管17上依次连接有取水管检修阀24、取水管伸缩节25以及取水阀26，在生态流量管上依次连接有生态流量管检修阀27和生态流量阀28，且取水管检修阀24、取水管伸缩节25、取水阀26、生态流量管检修阀27和生态流量阀28均设置在闸阀室15内。
本发明的工作原理：
水库放空时，首先通过启闭机室7内的卷扬机8将拦污栅5提出孔口后锁定，避免了拦污栅5在放空时遭到破坏，然后打开放空管12上的放空阀21进行水库放空；水库运行时，拦污栅5下放于进水塔4的进水口位置，拦阻水流挟带的水草、漂木等杂物，保证放空管12安全运行，通过卷扬机8开启事故闸门6并关闭放空阀21，使放空管12处于满水状态，这样便可根据需要开启取水管17上的取水阀26或生态流量管18上的生态流量阀28，以满足工程日常取水需要或工程下放生态流量的需要。
Claims (8)
1.一种利用导流洞进行放空兼取水的结构，包括导流洞（13）、进水塔（4）、拦污栅（5）、事故闸门（6）、启闭机室（7）、卷扬机（8）、放空管（12）以及闸阀室（15），其特征在于：在导流洞（13）内设置有放空管（12），在放空管（12）的两端分别设置有进水塔（4）和闸阀室（15），所述放空管（12）与进水塔（4）底部的进水口连接，在进水塔（4）底部的进水口处分别安装有拦污栅（5）和事故闸门（6），在进水塔（4）的顶部设置有启闭机室（7），在启闭机室（7）内安装有卷扬机（8），所述卷扬机（8）通过钢丝绳与拦污栅（5）以及事故闸门（6）的顶部连接；在闸阀室（15）内分别设置有取水管（17）、生态流量管（18）、放空管检修阀（19）、放空管伸缩节（20）以及放空阀（21），且取水管（17）、生态流量管（18）、放空管检修阀（19）、放空管伸缩节（20）以及放空阀（21）依次连接在放空管（12）上，在闸阀室（15）的下游侧设置有消力池（16），所述放空管（12）的出水端从闸阀室（15）伸出后与消力池（16）连接。
2.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述导流洞（13）的进口处设置有导流洞进口门井（1），在导流洞进口门井（1）处安装有叠梁门（2）。
3.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述进水塔（4）的进水口为矩形或方形结构，且进水塔（4）的进水口高程高于导流洞（13）的进口高程，在进水塔（4）的进水口处连接有由方变圆的渐变段（10），所述放空管（12）的进水端抬升后与渐变段（10）连接，在导流洞（13）内且位于放空管（12）与导流洞（13）的交接处设置有封堵段（11）。
4.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述导流洞（13）内安装有一组支墩（14），放空管（12）架设在支墩（14）上。
5.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述闸阀室（15）与消力池（16）之间设置有镇墩（23），放空管（12）的出水端通过镇墩（23）固定。
6.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述取水管（17）上依次连接有取水管检修阀（24）、取水管伸缩节（25）以及取水阀（26），在生态流量管上依次连接有生态流量管检修阀（27）和生态流量阀（28），且取水管检修阀（24）、取水管伸缩节（25）、取水阀（26）、生态流量管检修阀（27）和生态流量阀（28）均设置在闸阀室（15）内。
7.根据权利要求1所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构，其特征在于：所述进水塔（4）的一侧设置有交通桥（9）。
8.一种基于权利要求1～7任意一项所述的利用导流洞进行放空兼取水的结构的控制方法，其特征在于：水库放空时，首先通过启闭机室（7）内的卷扬机（8）将拦污栅（5）提出孔口后锁定，避免了拦污栅（5）在放空时遭到破坏，然后打开放空管（12）上的放空阀（21）进行水库放空；水库运行时，拦污栅（5）下放于孔口位置，开启事故闸门（6）并关闭放空阀（21），使放空管（12）处于满水状态，这样便可根据需要开启取水管（17）上的取水阀（26）或生态流量管（18）上的生态流量阀（28），以满足工程日常取水需要或工程下放生态流量的需要。
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