CN113789763B - 一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，包括由下至上依次呈阶梯状设置的多组下泄结构以及分别设置在每组下泄结构尾端的汇流室，且上层的下泄结构的汇流室与下层的下泄结构的汇流室相连通并最终流向最底层的汇流室内，且最底层汇流室延伸至消力池，消力池设置在水库的大坝外围，下泄结构设置在相邻泄洪洞之间，最上层下泄结构高于水库的死水位，并且低于水库的正常蓄水位；其结构可靠，使用性能好，该下泄结构不受供水和泄洪的限制，根据泄洪量或供水量的需求，与泄洪洞形成双重作业条件，当泄洪洞不便工作、需要维护或泄洪量较大时，通过下泄结构进行泄流调控操作，有效的缓解泄洪洞的操作压力以及降低整体使用的局限性。

Description

一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统
技术领域
本发明涉及水利工程生态保障技术领域，具体涉及一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统。
背景技术
水利水电工程大坝的建设，改变了河流天然径流的过程，一般情况下，生态流量是保障下游生态环境用水的最低要求，下泄生态流量是保障下游生态环境的重要措施。然而我国是世界上洪水灾害最为严重和频繁的国家之一，大约2/3的国土面积都存在着不同类型和不同程度的洪水灾害。洪水灾害严重威胁着洪灾地区的经济发展和人民的生命财产安全，随着人口急剧增长、城市化建设及工农业经济的迅猛发展，洪水灾害造成的经济损失将会越来越大。通过水库进行洪水调控，是避免或减轻洪水灾害的一种有效方式，水库泄洪设施的运行控制对水库生态构建、水库拦洪、蓄洪、错峰等效果的发挥具有十分重要的影响。
目前，水库预泄设施常采用闸门式泄洪洞结构，且大都采用并排方式设计，使得泄洪洞不仅承担泄洪任务，又承担了供水任务，受供水任务的制约，泄洪洞不能随意关闭，给泄洪洞养护维修带来了诸多不便，影响了水库工程的正产运行以及水库生态的构件。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，包括由下至上依次呈阶梯状设置的多组下泄结构以及分别设置在每组下泄结构尾端的汇流室，且上层的下泄结构的汇流室与下层的下泄结构的汇流室相连通并最终流向最底层的汇流室内，且所述最底层汇流室延伸至消力池，消力池设置在水库的大坝外围，下泄结构设置在相邻泄洪洞之间，最上层下泄结构高于水库的死水位，并且低于水库的正常蓄水位。
进一步地，下泄结构包括内部为空腔设置的泄流座以及连接在泄流座端部的导流座，导流座内具有与泄流座的内腔相连通的导流腔，汇流室连接在导流座的出水口端，且导流座的高度低于所泄流座的高度；
最底层下泄结构的泄流座与大坝靠近水库的内壁面相贴合，上层下泄结构的泄流座靠近水库的端面连接有入水室，入水室与泄流座的内腔连通，且下泄结构的入水室的长度在沿大坝的高度方向上由下至上依次增大，泄流座的入水口设置有闸阀，闸阀与控制系统通信连接。
进一步地，导流座的上端设置有支撑垫座，支撑垫座的顶面与泄流座的顶面相平齐，上层下泄结构的导流座位于下层下泄结构的支撑垫座上。
进一步地，导流座内沿其轴线方向布置有多组发电叶轮，且相邻发电叶轮交错间隔设置，导流座的入水口处设置有闸阀。
进一步地，导流座内沿其轴线方向设置有隔板，通过隔板将导流座分割为上腔室和下腔室，上腔室和所述下腔室内分别设置有发电叶轮，且上腔室内的发电叶轮与下腔室内的发电叶轮交错设置，上腔室的入水口和下腔室的入水口分别设置有闸阀。
进一步地，汇流室包括与导流座连通且与导流座平行的直形汇流段以及与直形汇流段垂直连接的角形回流段；
直形汇流段内设置有第一叶片，角形回流段设置有第二叶片，第一叶片靠近第二叶片的端部与第二叶片靠近第一叶片的端部交错且具有间距。
进一步地，第一叶片与汇流管转角位置处的中心之间的距离D大于第二叶片与汇流管转角位置处的中心之间的距离L。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，其结构可靠，使用性能好，操作便捷，该下泄结构不受供水和泄洪的限制，根据泄洪量或供水量的需求，与泄洪洞形成双重作业条件，当泄洪洞不便工作、需要维护或泄洪量较大时，通过下泄结构进行泄流调控操作，有效的缓解泄洪洞的操作压力以及降低整体使用的局限性；同时，该下泄结构采用泄流座、导流座结构以及由下至上的设置形式避免了直接对大坝内部的掏空形成泄流洞穴而造成的大坝结构性能低的问题，在可靠满足泄流操作的同时提高了大坝内部的结构强度；此外，通过导流座内发电叶轮的设计，保证了泄流操作时能产生电能，提高供电效应，并且通过隔板及闸阀的配合使得导流座能够根据泄流水量的大小选择性的进行相应的泄流，提高泄流操作可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中下泄结构示意图；
图3为本发明中导流座的实施例一结构示意图；
图4为本发明中导流座的实施例二结构示意图；
图5为本发明中汇流管结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，包括由下至上依次呈阶梯状设置的多组下泄结构1以及分别设置在每组下泄结构1尾端的汇流室2，且上层的下泄结构1的汇流室2与下层的下泄结构1的汇流室2相连通并最终流向最底层的汇流室2内，且最底层汇流室2延伸至消力池，消力池设置在水库3的大坝4外围，下泄结构1设置在相邻泄洪洞之间，最上层下泄结构1高于水库3的死水位，并且低于水库3的正常蓄水位。下泄结构1与现有的泄洪洞形成双重泄流结构，当泄洪量大、泄洪洞需要维护、泄洪量小以及供水需求等情况下时，均可关闭泄洪洞，采用该下泄结构1进行作业，有效的缓解泄洪洞的操作压力以及降低整体使用的局限性，大大提高了水库3生态构建的成熟性。通过下泄结构1的阶梯状结构，有助于提高大坝4整体的结构性能，避免由于开挖所造成的的结构降低等问题。当需要泄流操作时，通过控制中心打开闸阀14，使得水库3水体由下泄结构1流出经过汇流室2直至流出到消力池内。
如图2所示，下泄结构1包括内部为空腔设置的泄流座10以及连接在泄流座10端部的导流座11，导流座11内具有与泄流座10的内腔相连通的导流腔12，汇流室2连接在导流座11的出水口端，且导流座11的高度低于泄流座10的高度。泄流座10、导流座11的结构设置以及其由下至上阶梯状的设置形式，避免了直接对大坝4内部的掏空形成泄流洞穴而造成的大坝4结构性能低的问题，在可靠满足泄流操作的同时提高了大坝4内部的结构强度。
最底层下泄结构1的泄流座10与大坝4靠近水库3的内壁面相贴合，上层下泄结构1的泄流座10靠近水库3的端面连接有入水室13，入水室13与泄流座10的内腔连通，且下泄结构1的入水室13的长度在沿大坝4的高度方向上由下至上依次增大，泄流座10的入水口设置有闸阀14，闸阀14与控制系统通信连接。通过入水室13的结构设置，提高了水体流入的可靠性。并且由于水库3深度越深那么水压越大，因此，本发明中底层的下泄结构1直接与水库3内壁面贴合，采用由下至上的入水室13长度逐渐增大的结构顺应水压的大小，保证系统整体的结构性能，避免水压对下泄结构1造成的压力损伤，大大提高系统的使用寿命。
导流座11的上端设置有支撑垫座15，支撑垫座15的顶面与泄流座10的顶面相平齐，上层下泄结构1的导流座11位于下层下泄结构1的支撑垫座15上。支撑垫座15用于支撑连接相邻的下泄结构1的导流座11，为导流座11的提供可靠的支撑，保证系统整体的连接强度。
如图3所示，实施例一：导流座11内沿其轴线方向布置有多组发电叶轮16，且相邻发电叶轮16交错间隔设置，导流座11的入水口处设置有闸阀14。发电叶轮16内部具有用于发电的线圈绕组，水体带动发电叶轮16转动，进而将动能转化为电能，且电能储存在现有的储电装置内。在该实施例中，发电叶片分布在整个导流座11内，用于大流量状况下的下泄作业。
如图4所示，实施例二：导流座11内沿其轴线方向设置有隔板17，通过隔板17将导流座11分割为上腔室120和下腔室121，上腔室120和下腔室121内分别设置有发电叶轮16，且上腔室120内的发电叶轮16与下腔室121内的发电叶轮16交错设置，上腔室120的入水口和下腔室121的入水口分别设置有闸阀14。本实施例与实施例一之间的区别在于，本实施用于小流量状况下的下泄作用，当处于小流量状况的下泄操作时，根据使用需要选择打开上腔室120的闸阀14或下腔室121的闸阀14即可，使得水流通过单个腔室，并对单个腔室内的发电叶片进行带动，避免由于水流小而腔室大造成的下泄效率低和发电叶片发电效率低的问题。
如图5所示，汇流室2包括与导流座11连通且与导流座11平行的直形汇流段20以及与直形汇流段20垂直连接的角形回流段21；直形汇流段20内设置有第一叶片22，角形回流段21设置有第二叶片23，第一叶片22靠近第二叶片23的端部与第二叶片23靠近第一叶片22的端部交错且具有间距。第一叶片22与汇流管转角位置处的中心之间的距离D大于第二叶片23与汇流管转角位置处的中心之间的距离L。第一叶片22与第二叶片23呈交错设置，两段式非对称的叶片使内壁侧流体流出转弯区域之后速度激增，对外壁侧区域造成很强的冲击效应，增大了下泄的流体在90°转弯区域之后的流动分离强度。并且通过第一叶片22和第二叶片23的作用避免了水流对汇流室2内壁的直接冲击，提高了汇流室2的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，其特征在于，包括由下至上依次呈阶梯状设置的多组下泄结构（1）以及分别设置在每组下泄结构（1）尾端的汇流室（2），且上层的下泄结构（1）的汇流室（2）与下层的下泄结构（1）的汇流室（2）相连通并最终流向最底层的汇流室（2）内，且最底层汇流室（2）延伸至消力池，消力池设置在水库（3）的大坝（4）外围，所述下泄结构（1）设置在相邻泄洪洞之间，最上层所述下泄结构（1）高于水库（3）的死水位，并且低于水库（3）的正常蓄水位；
所述下泄结构（1）包括内部为空腔设置的泄流座（10）以及连接在泄流座（10）端部的导流座（11），所述导流座（11）内具有与所述泄流座（10）的内腔相连通的导流腔（12），所述汇流室（2）连接在所述导流座（11）的出水口端，且所述导流座（11）的高度低于所述泄流座（10）的高度；
最底层下泄结构（1）的泄流座（10）与大坝（4）靠近水库（3）的内壁面相贴合，上层下泄结构（1）的泄流座（10）靠近水库（3）的端面连接有入水室（13），所述入水室（13）与所述泄流座（10）的内腔连通，且所述下泄结构（1）的入水室（13）的长度在沿大坝（4）的高度方向上由下至上依次增大，所述泄流座（10）的入水口设置有闸阀（14），所述闸阀（14）与控制系统通信连接；
所述汇流室（2）包括与导流座（11）连通且与所述导流座（11）平行的直形汇流段（20）以及与所述直形汇流段（20）垂直连接的角形回流段（21）；
所述直形汇流段（20）内设置有第一叶片（22），所述角形回流段（21）设置有第二叶片（23），所述第一叶片（22）靠近所述第二叶片（23）的端部与所述第二叶片（23）靠近所述第一叶片（22）的端部交错且具有间距；
所述导流座（11）的上端设置有支撑垫座（15），所述支撑垫座（15）的顶面与所述泄流座（10）的顶面相平齐，上层下泄结构（1）的导流座（11）位于下层下泄结构（1）的支撑垫座（15）上；
所述第一叶片（22）与汇流管转角位置处的中心之间的距离D大于所述第二叶片（23）与汇流管转角位置处的中心之间的距离L。
2.根据权利要求1所述的基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，其特征在于，所述导流座（11）内沿其轴线方向布置有多组发电叶轮（16），且相邻所述发电叶轮（16）交错间隔设置，所述导流座（11）的入水口处设置有闸阀（14）。
3.根据权利要求1所述的基于水库生态构建的梯级式下泄调控系统，其特征在于，所述导流座（11）内沿其轴线方向设置有隔板（17），通过所述隔板（17）将所述导流座（11）的导流腔（12）分割为上腔室（120）和下腔室（121），所述上腔室（120）和所述下腔室（121）内分别设置有发电叶轮（16），且上腔室（120）内的发电叶轮（16）与下腔室（121）内的发电叶轮（16）交错设置，所述上腔室（120）的入水口和下腔室（121）的入水口分别设置有闸阀（14）。
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