CN202359540U - 设置有洞内消能结构的引水洞结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及引水结构，尤其是一种具有水头较高、水力坡降较大、流量不大的特性的设置有洞内消能结构的引水洞结构，包括引水洞及设置在洞内的洞内消能结构，所述引水洞沿流向划分为N个子段，设置有N组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞的各子段内，其中N为≥2的整数。洞内消能不受地形、地质条件及附近其它建筑物布置要求的限制。各组洞内消能结构，在空间位置上相互独立，各自发挥作用，互不干扰，分段实施消能，消能难度显著降低，消能率更高，洞内消能结构的尺寸显著减小，设计难度显著降低，便于施工，投资较省。适用于天然冲沟构成的渣场的沟水泄出、泥石流沟的工程治理以及山区峡谷地带的生产、生活引水。
Description
技术领域
本实用新型涉及引水结构，尤其是一种具有水头较高、水力坡降较大、流量不大的特性的设置有洞内消能结构的引水洞结构。
背景技术
用于天然冲沟构成的渣场的沟水泄出、泥石流沟的工程治理以及山区峡谷地带的生产、生活引水的引水洞，或称为排水洞，通常具有水头较高、水力坡降较大、流量不大等特性。为了防止水流冲刷河床、岸坡等，在引水洞的应用过程中，通常需要解决高水头的消能问题。所谓消能即将水的部分位能通过摩擦、旋滚、扩散、撞击等方式变成热能耗散，包括洞外消能结构和洞内消能结构。
洞外消能结构包括挑流消能结构、面流消能结构。其中，挑流消能结构是将下泄的急流抛向空中，然后水流落入离建筑物较远的河床并与下游水流相衔接的消能结构；面流消能结构是将下泄急流的主流挑至水面，通过水流的表面扩散、底部旋滚和表面旋滚以消除余能的消能结构。由于洞外消能结构由修建在引水洞出口的一系列消能建筑构成，因此需要开阔的地形、坚固的地基等条件；且水头越高，洞外消能结构的规模越大，因此在如高山峡谷地形等情况下，由于地形、地质条件等的限制，不具备洞外消能的条件，或者采用洞外消能的实施难度大，工程投资极大。
洞内消能结构包括涡旋式消能竖井、消力池等。其中，涡旋式消能竖井，包括呈L形布置的两段，水流由一段偏心进入另一段，形成绕洞轴的空腔螺旋流，如申请号为200820029327.1、发明名称为水平旋流消能泄洪洞的实用新型专利。消力池是促使水流在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能结构，包括下降式、消力槛式和综合式，其中，下降式消力池结构是降低护坦高程形成的消力池结构，用以加大尾水深度，促使下泄急流在池中产生底流式水跃；消力槛式消力池结构是在护坦上设置消力槛而形成的消力池结构，用于水跃淹没度略感不足或开挖下降式消力池结构有困难的情况；综合式消力池结构是既降低护坦高度又设置消力槛而形成的消力池结构。但现有的洞内消能结构均设置于引水洞末端，由于引水洞断面相对较小而水头较高，因此洞内消能结构规模极大，造价很高，施工难度大，消能效果有限。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种消能效果好且施工难度低的设置有洞内消能结构的引水洞结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设置有洞内消能结构的引水洞结构，包括引水洞及设置在洞内的洞内消能结构，所述引水洞沿流向划分为N个子段，设置有N组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞的各子段内，其中N为≥2的整数。
进一步的，所述引水洞的各子段及各子段内的洞内消能结构的结构一致。
作为一种优选，所述引水洞的子段由竖井段、与竖井段顶部连通的进口段、与竖井段底部连通的出口段构成；由进口段和竖井段或竖井段和出口段构成涡旋式竖井消能结构。进一步的，所述出口段与竖井段相连一端的底部高于竖井段的底部；所述进口段和竖井段两者的轴线空间交叉，由进口段和竖井段构成涡旋式竖井消能结构。
作为另一种优选，所述引水洞的子段由倾斜段、与倾斜段顶部连通的进口段、与倾斜段底部连通的出口段构成，在所述倾斜段的底部设置有由消力槛构成的消力槛式消力池结构。进一步的，所述消力槛式消力池结构覆盖倾斜段的整个轴向。进一步的，所述出口段与倾斜段相连的一端设置有池子，并由池子构成下降式消力池结构。
本实用新型的有益效果是：采用洞内消能，不受引水洞出口部位的地形、地质条件及附近其它建筑物布置要求的限制。引水洞各子段内的洞内消能结构，在空间位置上相互独立，各自发挥作用，互不干扰，分段实施消能，每个子段内的洞内消能结构的设计水头仅为总水头的一部分，消能难度显著降低，消能率更高，洞内消能结构的尺寸显著减小，设计难度显著降低，便于施工，工程投资相对较省。
附图说明
图1是实施例一引水洞结构的结构示意图；
图2是实施例一引水洞子段的结构示意图；
图3是实施例二引水洞结构的结构示意图；
图4是实施例二引水洞子段的结构示意图。
具体实施方式
设置有洞内消能结构的引水洞结构，包括引水洞1及设置在洞内的洞内消能结构，所述引水洞1沿流向划分为N个子段，设置有N组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞1的各子段内，其中N为≥2的整数。
采用洞内消能，不受引水洞1出口部位的地形、地质条件及附近其它建筑物布置要求的限制。引水洞1沿流向划分为N个子段，也即划分为N个梯级，各子段内的洞内消能结构，在空间位置上相互独立，各自发挥作用，互不干扰，上一子段的水流经该子段内的洞内消能结构消能后进入下一子段，在下一子段重复同样的或类似的消能过程，这样的过程在各子段内重复，直至最后从引水洞出口排出。分段实施消能，每个子段内的洞内消能结构的设计水头仅为总水头的一部分，消能难度显著降低，消能率更高，洞内消能结构的尺寸显著减小，设计难度显著降低，便于施工，工程投资相对较省。
洞内消能结构可以采用任意的现有洞内消能结构，包括但不限于：涡旋式消能竖井、消能梯坎、消力池及其任意两种以上上述结构的组合。N的数目以及洞内消能结构的选择，需综合考虑引水洞1进口与出口的水头差大小、由设计流量确定的引水洞断面大小、引水洞的长度、施工难度、施工成本等因素。
为了进一步方便施工，所述引水洞1的各子段及各子段内的洞内消能结构的结构一致，但根据实际的需要、地质条件等限制，尺寸可以不同。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一
某大型水电工程渣场的沟水处理用引水洞结构，所述引水洞1沿流向划分为四个子段，设置有四组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞1的各子段内。
如图1、图2所示，所述引水洞1的各子段及各子段内的洞内消能结构的结构一致，所述引水洞1的子段由竖井段13、与竖井段13顶部连通的进口段11、与竖井段13底部连通的出口段12构成。
当由竖井段13和出口段12构成涡旋式竖井消能结构时，出口段12和竖井段13两者的轴线空间交叉，由出口段12与竖井段13相连一端的底部构成竖井段13底部。在如图所示的实例中，为了实现进一步的消能，并避免水流对竖井段13底部的冲击，所述出口段12与竖井段13相连一端的底部高于竖井段13的底部；所述进口段11和竖井段13两者的轴线空间交叉，由进口段11和竖井段13构成涡旋式竖井消能结构。
为了保证水的流动，进口段11、出口段12沿流向入口均略高于出口，坡度均为1∶50。
实施例二
某大型水电工程渣场的沟水处理用引水洞结构，所述引水洞1沿流向划分为四个子段，设置有四组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞1的各子段内。
如图3、图4所示，所述引水洞1的各子段及各子段内的洞内消能结构的结构一致，所述引水洞1的子段由倾斜段14、与倾斜段14顶部连通的进口段11、与倾斜段14底部连通的出口段12构成。在所述倾斜段14的底部设置有由消力槛2构成的消力槛式消力池结构，且所述消力槛式消力池结构覆盖倾斜段14的整个轴向。进一步的，所述出口段12与倾斜段14相连的一端设置有池子3，并由池子3构成下降式消力池结构。
为了保证水的流动，进口段11、出口段12沿流向入口均略高于出口，坡度均为1∶50。
Claims (7)
1.设置有洞内消能结构的引水洞结构，包括引水洞(1)及设置在洞内的洞内消能结构，其特征在于：所述引水洞(1)沿流向划分为N个子段，设置有N组洞内消能结构，且各组洞内消能结构分别设置在引水洞(1)的各子段内，其中N为≥2的整数。
2.如权利要求1所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述引水洞(1)的各子段及各子段内的洞内消能结构的结构一致。
3.如权利要求1或2所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述引水洞(1)的子段由竖井段(13)、与竖井段(13)顶部连通的进口段(11)、与竖井段(13)底部连通的出口段(12)构成；由进口段(11)和竖井段(13)或竖井段(13)和出口段(12)构成涡旋式竖井消能结构。
4.如权利要求3所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述出口段(12)与竖井段(13)相连一端的底部高于竖井段(13)的底部；所述进口段(11)和竖井段(13)两者的轴线空间交叉，由进口段(11)和竖井段(13)构成涡旋式竖井消能结构。
5.如权利要求1或2所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述引水洞(1)的子段由倾斜段(14)、与倾斜段(14)顶部连通的进口段(11)、与倾斜段(14)底部连通的出口段(12)构成，在所述倾斜段(14)的底部设置有由消力槛(2)构成的消力槛式消力池结构。
6.如权利要求5所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述消力槛式消力池结构覆盖倾斜段(14)的整个轴向。
7.如权利要求5所述的设置有洞内消能结构的引水洞结构，其特征在于：所述出口段(12)与倾斜段(14)相连的一端设置有池子(3)，并由池子(3)构成下降式消力池结构。
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| CN104264642A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-01-07 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 用于沟水处理的排水洞和排水方法 |
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| CN104264642B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-08-31 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 用于沟水处理的排水洞和排水方法 |
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Owner name: CHENGDU HYDROELECTRIC INVESTIGATION + DESIGN INSTI Free format text: FORMER NAME: CHENGDU HYDROELECTRIC INVESTIGATION + DESIGN INSTITUTE OF CHINA HYDROPOWER CONSU |
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Owner name: CHINA POWER GROUP CHENGDU INVESTIGATION DESIGN + R Free format text: FORMER NAME: CHENGDU HYDROELECTRIC INVESTIGATION + DESIGN INSTITUTE OF SPC |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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