CN113152394B - 一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程泄洪消能方法技术领域，具体地指一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法。按照以下步骤进行：1)、于泄洪隧道出口处修筑消力池；2)、在泄洪隧道出口处的斜坡上修筑盘山排水渠，将盘山排水渠的高点与消力池连通，盘山排水渠的低点沿斜坡坡降方向蜿蜒而下；3)、在盘山排水渠的侧部安装排水结构将盘山排水渠内的水流排放到斜坡坡面上，使水流通过斜坡坡面阻滞进行消能，完成高坝泄洪消能。本发明的泄洪消能方法施工极为简单，造价施工成本极为低廉，且施工难度极低，能够很好的对泄洪隧道的排水进行能量消散，具有极大的推广价值。

Description

一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法

技术领域

本发明涉及水利工程泄洪消能方法技术领域，具体地指一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法。

背景技术

中国是水电大国，但水电的开发程度并不高，近年来我国水电建设中高坝建设发展迅速，泄洪消能是水利水电工程设计和安全运行中的难点之一，尤其我国的高坝建设大多集中在西南高山峡谷地区，普遍面临地质条件复杂、山高谷窄、枢纽布置难度较大等技术难题。枢纽布置任务当中泄流消能方式选择及泄水建筑物布置尤为重要。高坝泄洪的特点“高水头、大泄量”。随着高坝建设的发展，高坝泄洪消能问题越来越突出。高坝建设形成高坝大库，上游库水位壅高，泄水建筑物泄洪落差大，泄流水体能量巨大，需要采取合理有效的消能方式消散水流动能，处理稍有不慎则容易引起大坝泄水建筑物的破坏，从而影响到整个枢纽的运行安全。

在深山峡谷修建水利泄洪工程，普遍面临水流落差(水头)大，斜坡地形陡峻的问题。由于水头高，水流从高处冲下后，其巨大的势能会转化成巨大的动能，高流速的水流具有极大的冲蚀破坏作用。如何消除其巨大能量的破坏作用，使水流安全地下泄，一直是水利工程界不懈探索的课题。

目前，对于百米左右的落差的泄洪消能措施，水利工程界已有比较成熟的泄洪消能工程措施，如有压隧洞联合底流或挑流消能、洞内无压溢洪道联合底流或挑流消能、跌坎消能、旋流消能等等。但如果泄洪隧道穿过山体，泄洪隧道的出口为斜坡地形，并不适于修筑这些常规的消能结构，采用传统的消能结构存在工程量大、施工难度大、安全性差的问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法

本发明的技术方案为：一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：按照以下步骤进行：1)、于泄洪隧道出口处修筑消力池；

2)、在泄洪隧道出口处的斜坡上修筑盘山排水渠，将盘山排水渠的高点与消力池连通，盘山排水渠沿斜坡坡降方向逐渐降低，盘山排水渠的低点位于渠道尾端；

3)、在盘山排水渠的侧部安装排水结构将盘山排水渠内的水流排放到斜坡坡面上，使水流通过斜坡坡面阻滞进行消能，完成高坝泄洪消能。

进一步的所述步骤2)中，修筑盘山排水渠的方法为：在斜坡坡面上修筑延伸方向与斜坡坡降方向交叉的盘山排水渠。

进一步的所述步骤3)中，将排水结构安装在盘山排水渠沿斜坡坡降方向的海拔较低一侧的侧壁上。

进一步的所述步骤3)中，安装排水结构的方法为：在盘山排水渠的侧壁上安装排水管，使排水管的进口端与盘山排水渠内空间连通，在排水管的出口端安装管头。

进一步的所述安装管头的方法为：将管头的小头端安装在排水管的出口端，将管头呈喇叭形结构的大头端对准斜坡坡面。

进一步的所述安装管头的方法为：将管头的小头端安装在排水管的出口端，将管头截面呈扇形扁嘴结构的大头端对准斜坡坡面。

进一步的所述安装管头的方法为：将管头大头端的出口方向布置成与管头处的斜坡坡面平行。

进一步的所述安装管头的方法为：将管头的大头端贴合在管头处的斜坡坡面上。

进一步的所述安装管头的方法为：将相邻两个管头布置成的各自出口至各自对应排水管进口处的盘山排水渠内水面之间的高差相等。

本发明的优点有：1、本发明在泄洪隧道的出口处的斜坡上修筑盘山排水渠，利用盘山排水渠将泄洪隧道排放的水流排放到斜坡上，分散的水流通过斜坡的阻滞，能量得到了很好的消散，且盘山排水渠的修建成本比较低廉，耗费成本低，施工难度小，具有极大的推广价值；

2、本发明将排水设计为其延伸方向与斜坡坡降方向交叉，这样的设计能够增加盘山排水渠的延长长度，增加盘山排水渠向斜坡排水的过流面积，增加了能量的消散，另一方面延缓了盘山排水渠的坡度，避免水流在盘山排水渠内流速过快的问题；

3、本发明将排水结构设计在盘山排水渠沿斜坡坡降方向的海拔较低一侧，这样方便水流通过斜坡向下流动，不会对盘山排水渠本身造成任何的影响；

4、本发明的排水结构极为简单，通过排水管和管头的结构即可方便的将盘山排水渠内的水均匀分布到盘山排水渠所处的斜坡坡面上，起到很好的分散消能作用；

5、本发明将管头设计为一端小、一端大的结构，这样可以扩大管头的出水面积，降低管头出水的冲击作用，另一方面使管头出水的喷洒面积更大，消能作用更好；

6、本发明的管头为扇形的扁嘴型结构，从管头喷出的水呈扇形分布，极大程度增加了管头喷水的覆盖面积，能够使水更加均匀的分布在斜坡坡面上，冲击力小、消能作用更强；

7、本发明的管头的出口方向与斜坡坡面平行，这样可以使管头喷出的水流均匀喷洒到斜坡坡面上，进一步降低了水流对斜坡的冲击作用，水流喷洒的能量更多的通过斜坡表面的阻滞作用进行消散，对斜坡坡面的破坏性小；

8、本发明的管头贴合在斜坡坡面上，管头的出水直接喷洒到坡面上，避免了对坡面的直接冲击，水流的扩散和分布效果更好，对斜坡坡面的影响更小；

9、本发明的相邻管头的出口与对应的盘山排水渠水面高差相等，确保了每个管头的管径和管头结构都是相同的，更利于排水管和管头制作和施工。

本发明的泄洪消能方法施工极为简单，造价施工成本极为低廉，且施工难度极低，能够很好的对泄洪隧道的排水进行能量消散，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本实施例的泄洪消能结构布置结构示意图(俯视视向)；

图2：本实施例的盘山排水渠与排水结构布置示意图；

图3：本实施例的说明书附图2中的A部分放大示意图；

其中：1—泄洪隧道；2—消力池；3—盘山排水渠；4—排水管；5—管头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～3，本实施例的泄洪消能结构是修筑于泄洪隧道的出口处，对处于斜坡上的泄洪隧道1内的水流(如图1所示的a为泄洪隧道1内的水流方向)进行消散，将泄洪隧道1内水流的冲击能，使其广泛分散到斜坡坡面上，利用斜坡坡面(如图1所示，图中的c表示斜坡的坡降方向)的表面对水流进行阻滞消能，最后水流经过斜坡底部的沟渠汇入到江河之中，达到泄洪消能的功能。

本实施例在泄洪隧道1的出口处设置消力池2，消力池2一方面是对泄洪隧道1排水水流进行汇集消能，另一方面便于对水流进行二次分配。消力池2上连通有至少一条盘山排水渠3，可以根据实际地形需求修建盘山排水渠3，如图1所示，本实施例的盘山排水渠3为两条。

如图1～2所示，盘山排水渠3为修筑于斜坡上的沿斜坡坡降方向逐渐降低的的盘山渠道，盘山排水渠3近消力池2一端高于远离消力池2一端，即盘山排水渠3的高点是在消力池2，而低点是在盘山排水渠3远离消力池2的尾端，盘山排水渠3从高点至低点海拔高度逐渐降低，确保水流能够从盘山排水渠3(如图1所示，图中的b方向为盘山排水渠3内的水流方向)的高点流向其低点。

为了增加盘山排水渠3的延伸长度，本实施例的盘山排水渠3是延伸方向与斜坡坡降方向交叉的盘山渠道。如果盘山排水渠3的延伸方向是与斜坡坡降方向平行的，那盘山排水渠3的长度太短，不利于水流的能量消散，且盘山排水渠纵坡坡度太大的话，还会造成水流从高点流向低点流速大幅度加快，增强了盘山排水渠内水流的冲击作用。将盘山排水渠3的延伸方向设计成与坡降方向交叉，这样有利于大幅度延长盘山排水渠3的长度，增加水流的分散范围，延缓盘山排水渠3的坡度，起到很好的消能作用。

盘山排水渠3上设置有多个将盘山排水渠3内的水流排放到斜坡上的排水结构，多个排水结构沿盘山排水渠3延伸方向依次等距间隔排列。如图3所示，排水结构包括进口端与盘山排水渠3内连通的排水管4以及安装在排水管出口端的管头5。

为了更好的使管头5排出的水流分布到斜坡坡面上，本实施例的管头5设计为靠近排水管4一端小、远离排水管4一端大的空腔结构，可以设计成喇叭形空腔结构，也可以设计成截面呈扇形的扁嘴空腔结构，只要能够使水流均匀分散到斜坡坡面上即可。

如图3所示，本实施例的管头为截面呈扇形的扁嘴空腔结构，管头5的出口方向与管头5处的斜坡坡面平行，管头5贴合在管头5处的斜坡坡面上。

相邻两个管头5的出口至各自对应排水管4进口处的盘山排水渠3内水面之间的高差相等。

实际修筑时，按照以下步骤进行：1)、根据泄洪隧道1出口处的地形条件，在泄洪隧道的出口端修建消力池2，在泄洪隧道1出口处的斜坡坡面上修建盘山排水渠3，将盘山排水渠3的海拔高点与消力池1连通，盘山排水渠3沿斜坡坡降方向逐渐降低，盘山排水渠3的低点在盘山排水渠3的尾端，使盘山排水渠3的延伸方向与斜坡坡降方向形成交叉；

2)、在盘山排水渠3沿斜坡坡降方向的海拔较低一侧安装排水结构，包括连通盘山排水渠3内部的排水管4，在排水管4的出口端安装截面呈扇形的一端小、另一端大的扁嘴空腔管头5，使盘山排水渠3内的水流通过排水管4和管头5喷洒到斜坡坡面上，通过斜坡坡面的阻滞作用对水流进行能量消散。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：按照以下步骤进行：1)、于泄洪隧道(1)出口处修筑消力池(2)；

2)、在泄洪隧道(1)出口处的斜坡上修筑盘山排水渠(3)，将盘山排水渠(3)的高点与消力池(2)连通，盘山排水渠(3)沿斜坡坡降方向逐渐降低，盘山排水渠(3)的低点在渠道尾端；

3)、在盘山排水渠(3)的侧部安装排水结构将盘山排水渠(3)内的水流排放到斜坡坡面上，使水流通过斜坡坡面阻滞进行消能，完成高坝泄洪消能；

所述步骤2)中，修筑盘山排水渠(3)的方法为：在斜坡坡面上修筑延伸方向与斜坡坡降方向交叉的盘山排水渠(3)。

2.如权利要求1所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述步骤3)中，将排水结构安装在盘山排水渠(3)沿斜坡坡降方向的海拔较低一侧的侧壁上。

3.如权利要求1～2任一所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述步骤3)中，安装排水结构的方法为：在盘山排水渠(3)的侧壁上安装排水管(4)，使排水管(4)的进口端与盘山排水渠(3)内空间连通，在排水管(4)的出口端安装管头(5)。

4.如权利要求3所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述安装管头(5)的方法为：将管头(5)的小头端安装在排水管(4)的出口端，将管头(5)呈喇叭形结构的大头端对准斜坡坡面。

5.如权利要求4所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述安装管头(5)的方法为：将管头(5)的小头端安装在排水管(4)的出口端，将管头(5)截面呈扇形扁嘴结构的大头端对准斜坡坡面。

6.如权利要求5所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述安装管头(5)的方法为：将管头(5)大头端的出口方向布置成与管头(5)处的斜坡坡面平行。

7.如权利要求5或6所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述安装管头(5)的方法为：将管头(5)的大头端贴合在管头(5)处的斜坡坡面上。

8.如权利要求4所述的一种泄洪隧道出口处为大高差斜坡的泄洪消能方法，其特征在于：所述安装管头(5)的方法为：将相邻两个管头(5)布置成的各自出口至各自对应排水管(4)进口处的盘山排水渠(3)内水面之间的高差相等。

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