CN113089602A - 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构 - Google Patents

一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113089602A
CN113089602A CN202110253413.0A CN202110253413A CN113089602A CN 113089602 A CN113089602 A CN 113089602A CN 202110253413 A CN202110253413 A CN 202110253413A CN 113089602 A CN113089602 A CN 113089602A
Authority
CN
China
Prior art keywords
volute chamber
volute
chamber
section
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110253413.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113089602B (zh
Inventor
周恒�
尹进步
丁新潮
吴宝琴
李跃涛
南洪
朱颖儒
白朝伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest A&F University
PowerChina Northwest Engineering Corp Ltd
Original Assignee
Northwest A&F University
PowerChina Northwest Engineering Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest A&F University, PowerChina Northwest Engineering Corp Ltd filed Critical Northwest A&F University
Priority to CN202110253413.0A priority Critical patent/CN113089602B/zh
Publication of CN113089602A publication Critical patent/CN113089602A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113089602B publication Critical patent/CN113089602B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/02—Water-ways
    • E02B9/04—Free-flow canals or flumes; Intakes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，包括上平洞段和涡室，还包括涡室连接段，所述的涡室连接段上游与上平洞段连接，所述的涡室连接段下游与涡室连接，所述的涡室连接段的底板上设置有分流墩，所述的涡室的内侧设置有导流坎，所述的涡室的顶面上设置有排气管。本发明应用到泄洪洞上，涡室内壁设置的竖向导流坎作用是加速水流旋转、减弱水跃的壅水现象。水流经过导流坎作用，涡室内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室内旋转水流的水面高差也被减小；本发明实现泄洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还降低了涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。

Description

一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构
技术领域
本发明属于水利水电工程的泄洪消能技术领域，具体涉及一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构。
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，竖井旋流泄洪洞水流流态复杂，出现涡室通气不畅、涡室水流上升高度较大、下游消能不充分等问题。
发明内容
为了克服现有竖井旋流泄洪洞水流流态复杂，出现涡室通气不畅、涡室水流上升高度较大、下游消能不充分的问题，本发明提供一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，该结构应用到泄洪洞上，能够实现洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。
本发明采用的技术方案为：
一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，包括上平洞段和涡室，还包括涡室连接段，所述的涡室连接段上游与上平洞段连接，所述的涡室连接段下游与涡室连接，所述的涡室连接段的底板上设置有分流墩，所述的涡室的内侧设置有导流坎，所述的涡室的顶面上设置有排气管。
所述涡室的顶部为拱顶。
所述涡室连接段由涡室连接段底板、涡室连接段顶板和涡室连接段侧板组成的空心的框体。
所述的涡室连接段底板由抛物线段底板与陡坡段底板连接组成，抛物线段底板与上平洞段的底坡连接，陡坡段底板与涡室连接。
所述的涡室连接段顶板由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与上平洞段的顶板连接，压坡连接段顶板与涡室连接。
所述导流坎由挡水面、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，所述的连接面与涡室内侧壁贴合。
所述的背水面的弧面半径R为涡室内径0.1~0.5倍，弧面对应的角θ的取值范围为60-90°。
本发明的有益效果是：
本发明一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，该结构应用到泄洪洞上，泄洪洞的上平洞水流经抛物线过渡进入涡室连接段，涡室内壁末端设置的竖向导流坎作用，则是加速水流旋转、减弱水跃的壅水现象。水流经过导流坎作用，涡室内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室内旋转水流的水面高差也被减小；本发明结构应用到泄洪洞上，能够实现洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明俯视图。
图中，附图标记为：1、上平洞段；2、涡室连接段；3、涡室；4、排气管；5、导流坎； 5-1、挡水面；5-2、背水面；5-3、连接面。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有竖井旋流泄洪洞水流流态复杂，出现涡室通气不畅、涡室水流上升高度较大、下游消能不充分的问题，本发明提供如图1-2所示的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，该结构应用到泄洪洞上，能够实现洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。
一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，包括上平洞段和涡室3，还包括涡室连接段2，所述的涡室连接段2上游与上平洞段连接，所述的涡室连接段2下游与涡室3连接，所述的涡室连接段2的底板上设置有分流墩1，所述的涡室3的内侧设置有导流坎5，所述的涡室3的顶面上设置有排气管4。
本发明提供的用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构应用到泄洪洞上，泄洪洞的上平洞水流经抛物线过渡进入涡室连接段2，涡室3内壁末端设置的竖向导流坎5作用是加速水流旋转、减弱水跃的壅水现象。水流经过导流坎5作用，涡室3内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室3内旋转水流的水面高差也被减小.本发明应用到泄洪洞上，能够实现洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述涡室3的顶部为拱顶。
优选的，所述涡室连接段2由涡室连接段底板、涡室连接段顶板和涡室连接段侧板组成的空心的框体。
优选的，所述的涡室连接段底板由抛物线段底板与陡坡段底板连接组成，抛物线段底板与上平洞段1的底坡连接，陡坡段底板与涡室3连接。
优选的，所述的涡室连接段顶板由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与上平洞段1的顶板连接，压坡连接段顶板与涡室3连接。
本实施例中，抛物线段底板的形状符合抛物线方程Y=kX+cX2，k、c为常数k、c值根据SL319-2018《混凝土重力坝设计规范》确定；陡坡段底板的陡坡坡比为1:n，n值根据抛物线末端点确定，n取值为3～6；所述的涡室连接段2的顶部由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与上平洞段1的顶板连接，压坡连接段顶板与涡室3连接；所述的涡室连接段2与涡室3连接处的侧墙形状符合抛物线方程
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，a、b根据涡室尺寸确定， a取值为12～22，b取值为8～16；所述的分流墩1设置在水平段顶板下方对应的涡室连接段2的陡坡底板上。
优选的，所述导流坎5由挡水面5-1、背水面5-2和连接面5-3围成；所述的挡水面5-1是一竖直设置的平面，背水面5-2是一竖直设置的弧面，所述的连接面5-3与涡室3内侧壁贴合。
优选的，所述的背水面5-2的弧面半径R为涡室内径0.1~0.5倍，弧面对应的角θ的取值范围为60-90°。
本实施例中，所述的背水面5-2的弧面半径R优选为4.5m，弧面对应的角θ优选为70°。
如图1-2所示，本发明提供一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，包括有依次连接的涡室连接段2及涡室3，涡室连接段2将上平洞段1中的水流从涡室3侧壁切向引入涡室3。水流经过导流坎5作用，涡室3内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室3内旋转水流的水面高差也被减小.本发明应用到泄洪洞上，能够实现洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量的泄洪洞安全运行。
优选的，涡室3直径18m，左侧边墙采用椭圆曲线与直径18m圆弧相接，涡室连接段2与涡室3连接处的侧墙形状符合抛物线方程
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，末端加半径R=4.5m的导流坎5，底部高程2915.0m；涡室3与竖井的渐变段10高度为22.5m，收缩比为1:10；
在上述实施例中，上平洞段水流经抛物线过渡进入陡坡段，上平洞段底坡坡度为3％，水流相对平缓，流态稳定。涡室连接段2的底板采用抛物线与1：5.2的陡坡过渡到涡室3底板，涡室连接段2内设置分流墩1，分流墩1将水流分为左、右两侧。分流墩1左侧主流采用小角度收缩，可对左侧进涡室3的主流进行加速，减弱涡室3进口的阻水作用；右侧采用大角度收缩与导向方式，可使副流与外侧回转流进行交错、对撞，减缓外侧回转主流对涡室左侧进入的主流形成冲击、回壅现象。水流经过分流墩1与导流坎5的综合作用，涡室3内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室内旋转水流的水面高差也被减小，下部渐变段又形成内外不同旋转流层，涡室连接段2的过渡消能作用均得到提升。
竖井与涡室3采用1:10的渐变段10过渡，竖井内仍表现为明显的贴壁旋转水流，整个涡室3及竖井内涡腔保持畅通，通气充分。随着水流不断向下流动，在重力的作用下，垂向流速不断增大，切向流速则受沿程损失作用不断较小。水流以较高流速进入竖井下部的水垫层时，大量空气被卷吸进入水垫内，水气充分混掺；而此时竖井下部水流仍存在一定切向流速，水垫内水体也存在旋转现象，形成环状水跃。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及系统方法是均为现有技术，本发明中不再进行进一步的说明。

Claims (7)

1.一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，包括上平洞段和涡室（3），其特征在于：还包括涡室连接段（2），所述的涡室连接段（2）上游与上平洞段连接，所述的涡室连接段（2）下游与涡室（3）连接，所述的涡室连接段（2）的底板上设置有分流墩（1），所述的涡室（3）的内侧设置有导流坎（5），所述的涡室（3）的顶面上设置有排气管（4）。
2.根据权利要求1所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述涡室（3）的顶部为拱顶。
3.根据权利要求1所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述涡室连接段（2）由涡室连接段底板、涡室连接段顶板和涡室连接段侧板组成的空心的框体。
4.根据权利要求3所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述的涡室连接段底板由抛物线段底板与陡坡段底板连接组成，抛物线段底板与上平洞段（1）的底坡连接，陡坡段底板与涡室（3）连接。
5.根据权利要求3所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述的涡室连接段顶板由水平段顶板和压坡连接段顶板连接组成，水平段顶板与上平洞段（1）的顶板连接，压坡连接段顶板与涡室（3）连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述导流坎（5）由挡水面（5-1）、背水面（5-2）和连接面（5-3）围成；所述的挡水面（5-1）是一竖直设置的平面，背水面（5-2）是一竖直设置的弧面，所述的连接面（5-3）与涡室（3）内侧壁贴合。
7.根据权利要求6所述的一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构，其特征在于：所述的背水面（5-2）的弧面半径R为涡室内径0.1~0.5倍，弧面对应的角θ的取值范围为60-90°。
CN202110253413.0A 2021-03-09 2021-03-09 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构 Active CN113089602B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253413.0A CN113089602B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253413.0A CN113089602B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113089602A true CN113089602A (zh) 2021-07-09
CN113089602B CN113089602B (zh) 2023-02-17

Family

ID=76666593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110253413.0A Active CN113089602B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113089602B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007177395A (ja) * 2005-12-26 2007-07-12 Chugoku Electric Power Co Inc:The 余水路流水の減勢工及び減勢方法
CN202610774U (zh) * 2012-06-18 2012-12-19 中国水利水电科学研究院 一种深孔旋流竖井泄洪洞
CN106930249A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 四川大学 一种锥形涡室旋流竖井泄洪洞系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007177395A (ja) * 2005-12-26 2007-07-12 Chugoku Electric Power Co Inc:The 余水路流水の減勢工及び減勢方法
CN202610774U (zh) * 2012-06-18 2012-12-19 中国水利水电科学研究院 一种深孔旋流竖井泄洪洞
CN106930249A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 四川大学 一种锥形涡室旋流竖井泄洪洞系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何军龄: "某工程竖井旋流泄洪洞水力特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *
刘明生等: "某金矿尾矿库排水隧洞竖井段的优化设计", 《金属矿山》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113089602B (zh) 2023-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107100143A (zh) 一种水利水电工程的新型消能结构
CN106930249A (zh) 一种锥形涡室旋流竖井泄洪洞系统
CN102704448B (zh) 一种深孔旋流竖井泄洪洞和设计方法
CN101638888B (zh) 一种旋流环形堰防蚀、消能的泄洪方法及装置
CN102619200B (zh) 斜井式泄洪洞的侧壁掺气坎和出口潜水挑流坎的消能方法
CN102966082A (zh) 底板下弯式掺气设施
CN103195643A (zh) 一种海岸波能旋流发电方法和装置
CN203272008U (zh) 一种海岸波能旋流发电装置
CN105927458B (zh) 一种超低水头倒灌式钟型水轮机
CN202610774U (zh) 一种深孔旋流竖井泄洪洞
CN113089602B (zh) 一种用于竖井旋流泄洪洞涡室进口的结构
CN109098152A (zh) 一种阶梯溢流坝的防空化设施
CN104652378B (zh) 变半径螺旋泄洪洞
CN107034978B (zh) 适用于深层隧道系统的分级跌落式旋流竖井
CN113089600B (zh) 一种减小旋流洞出口流速的旋流泄洪洞
CN211256912U (zh) 一种岸边溢洪道/泄洪洞出口的折线式挑流鼻坎
CN113089603A (zh) 一种竖井旋流泄洪洞
CN101881020B (zh) 一种潜水起旋墩自调流竖井消能方法与装置
CN117513260A (zh) 结合导流洞、泄放洞和竖井式泄洪洞的泄流结构
CN212896232U (zh) 一种降低底板脉动压强的消力池结构
CN208219577U (zh) 竖井旋流底部消能箱
CN105863930B (zh) 一种小型一体式水轮发电机组
CN113089598B (zh) 一种改善水流流态的旋流泄洪洞涡室进口结构
CN104099908A (zh) 重力式拦沙导沙结构
CN113089597B (zh) 一种改善水流流态的旋流泄洪洞

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant