CN208251035U - 泄洪洞联合补气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泄洪洞联合补气系统，涉及水利水电工程设计领域，解决补气系统按现有单独布设的方法设计，得到的方案施工难度大、工期长、安全风险高以及工程造价高的问题，采用的技术方案是：泄洪洞联合补气系统，包括位于河岸山体内的多条泄洪洞、放空洞和交通隧洞，泄洪洞采用至少一种补气结构，补气结构一：泄洪洞通过补气平硐补气，同时通过放空洞反补气，补气平硐也在放空洞运行时给放空洞补气，减少一条补气平硐；补气平硐与交通隧洞交叉，交通隧道为补气平峒的施工检修通道。补气结构二和补气结构三是另外两种不借助放空洞的补气结构。本实用新型减少补气平硐及其施工通道的布置，减低施工难度和安全风险、缩短工期、节约工程造价。

Description

泄洪洞联合补气系统

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程设计领域，具体是一种泄洪洞联合补气系统。

背景技术

水利水电工程中，国内外的试验研究和大量工程实践都已表明，当水流速度较高，特别是当流速达到约40m/s时，仅靠控制不平整度、增强过流壁面材料的抗空蚀性能等措施，不仅费钱费力，且往往达不到防蚀目的，而掺气减蚀是一种经济而有效的减蚀措施。一般认为，当混凝土过流面上水流流速在30m/s左右时，可根据具体情况确定是否设置掺气减蚀设施，当流速大于35m/s时，应设置掺气减蚀设施。

泄洪洞水头高、流量大、长度大，且为明流隧洞段，余幅供气是否充足直接影响到水流的整体稳定和掺气效果，为了防止余幅补气不足而影响水流流态和掺气效果，需要设置补气洞系统。

补气系统的设计，一般经已建工程类比，以及大比尺水工水力学复核模型试验复核，结合工程实际情况布置。泄洪洞布设补气竖井，同时布设相应的连接平硐和补气平硐至山体外，各条泄洪洞的补气竖井及连接平硐均单独布设。泄洪洞内还需要设置掺气结构，例如掺气坎。掺气坎设计方式是对各条泄洪洞分别根据工程类比，以及单体水工水力学复核模型试验确定其类型、数量及位置。

泄洪洞所在的山体内还设置有位置更低的放空洞，以及其他施工道路或其他隧洞。补气系统的现有设计方式中，无论是补气竖井、连接平硐，还是补气平硐均单独布设，未考虑联合布设以减少工程量和施工通道，所以补气系统存在施工难度大、工期长、工程安全风险高以及造价高的不足。

实用新型内容

本实用新型提供一种泄洪洞联合补气系统，解决补气系统按现有单独布设的方法设计，得到的方案施工难度大、工期长、工程安全风险高以及造价高的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：泄洪洞联合补气系统，包括位于河岸山体内的多条泄洪洞，以及放空洞和交通隧洞，防空洞的位置低于任一泄洪洞的位置，各条泄洪洞上分别设置至少一条泄洪洞补气竖井，各条泄洪洞内设置掺气结构，泄洪洞采用下述至少一种补气结构进行补气：

补气结构一：放空洞上设置放空洞补气竖井，至少一条泄洪洞补气竖井的顶部和放空洞补气竖井的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，补气平硐通向交通隧洞内和/或河岸山体外。

补气结构二：泄洪洞补气竖井的顶部直接连接补气平硐，补气平硐一端通向交通隧洞内并设置封堵结构，补气平硐另一端穿出至河岸山体外。

补气结构三：至少两条泄洪洞补气竖井的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，连接平硐或补气平硐通向交通隧洞内和/或河岸山体外。

进一步的是：所述补气结构一中，补气平硐与交通隧洞交叉，再穿出至河岸山体外；交通隧洞在与补气平硐的交叉口处设置封堵结构。

进一步的是：所述补气结构三中，至少两条泄洪洞补气竖井的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，连接平硐或补气平硐的一端通向交通隧洞内并设置封堵结构，补气平硐穿出至河岸山体外。

具体的，所述泄洪洞为三条，分别为并行布置的1#泄洪洞、2#泄洪洞和3#泄洪洞，放空洞为一条，放空洞位于靠近3#泄洪洞的一侧，各条泄洪洞分别布置两条补气竖井。

进一步的是：所述1#泄洪洞、2#泄洪洞和3#泄洪洞的上游处分别设置1#泄洪洞补气竖井、2#泄洪洞补气竖井和3#泄洪洞补气竖井，放空洞上设置放空洞补气竖井；1#泄洪洞补气竖井、2#泄洪洞补气竖井、3#泄洪洞补气竖井和放空洞补气竖井的顶部通过1#连接平硐相连，1#连接平硐连接1#补气平硐，1#补气平硐延伸至交通隧洞，再穿出至河岸山体外，其中交通隧洞在与1#补气平硐的交叉口处设置两堵封堵体。

1#泄洪洞的下游设置4#泄洪洞补气竖井，4#泄洪洞补气竖井的顶部连接2#补气平硐，2#补气平硐的一端通向交通隧洞内并设置封堵结构，2#补气平硐的另一端穿出至河岸山体外。

2#泄洪洞的下游设置5#泄洪洞补气竖井，3#泄洪洞的下游设置6#泄洪洞补气竖井，5#泄洪洞补气竖井和6#泄洪洞补气竖井的顶部由2#连接平硐相连，2#补气平硐靠近交通隧洞的一端通向交通隧洞内并设置封堵结构，2#连接平硐上连接3#补气平硐，3#补气平硐穿出至河岸山体外。

具体的，所述掺气结构为掺气坎。

本实用新型的有益效果是：泄洪洞的主要任务是下泄洪水。放空洞主要是用于水库放空，并参与后期导流，不承担泄洪任务。泄洪洞采用补气结构一时，泄洪洞不仅通过补气平硐补气，而且通过放空洞反补气，由于采用两个补气口进行补气，所以相较于单独布设方案，即相对只有一个补气口的设计，连接平硐和补气平硐的布置方式、断面尺寸、总长度均得到优化。另一方面,结构一中，补气平硐也在放空洞运行时给放空洞补气，避免单独给放空洞设置补气平硐，即减少了一条补气平硐，减少了工程量。此外，补气平硐通向交通隧洞内，交叉口处的交通洞隧洞设置封堵结构，可将交通隧道作为补气平峒的施工、检修通道，避免另外开设施工通道，节约工期及造价。

补气结构二和补气结构三提供另外两种不借助放空洞的补气结构。三种补气结构可以根据工程情况综合选取并结合工程相应设计。

泄洪洞为三条，每条泄洪洞布置两条补气竖井，是经工程类比以及水工水力学复核模型试验成果，结合工程实际情况设计的具体方案。该方案利用现有的交通隧道，即利用现有公路布置补气平硐和连接平硐，避免另外增加施工通道。交通隧道的封堵结构可打开，作为补气平硐和连接平硐的检修入口。

多条泄洪洞与放空洞联合布置的补气系统结合现有的放空洞，以及交通隧洞布置，其中交通隧洞也可为其他施工道路或其他隧洞。本实用新型采用联合补气方式布置补气系统，减少了补气平硐及其施工通道的布置，减低了施工难度、缩短了施工工期、降低了安全风险、节约了工程造价。

附图说明

图1是本实用新型泄洪洞联合补气系统实施例的三维模型立视图。

图2是本实用新型泄洪洞联合补气系统实施例的三维模型平面图。

图中零部件、部位及编号：1#泄洪洞1、1#泄洪洞补气竖井11、4#泄洪洞补气竖井12、2#泄洪洞2、2#泄洪洞补气竖井21、5#泄洪洞补气竖井22、3#泄洪洞3、3#泄洪洞补气竖井31、6#泄洪洞补气竖井32、放空洞4、放空洞补气竖井41、1#连接平硐5、1#补气平硐51、2#补气平硐6、2#连接平硐7、3#补气平硐71、交通隧洞8、封堵体81。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

某水电站泄洪洞和放空洞均布置在河道右岸。泄洪洞联合补气系统包括三条泄洪洞、一条放空洞，以及一条交通隧洞8。泄洪洞主要任务是下泄大、中、小洪水，放空洞主要是用于水库放空，并参与后期导流，不承担泄洪任务。利用裁弯取直，放空洞和三条泄洪洞均采用一坡到底无压隧洞。如图1和图2所示，从左至右依次为并行的1#泄洪洞1、2#泄洪洞2、3#泄洪洞3和放空洞4。三条泄洪洞和放空洞4的方向和倾角如图2。

经工程类比以及水工水力学复核模型试验成果，结合工程实际情况，每条泄洪洞需设置两条补气竖井，放空洞4需要布设一条放空洞补气竖井41。同时，还需布设相应的连接平硐和补气平硐至山体外。三条泄洪洞和放空洞的泄洪特性如表1所示。

表1三条泄洪洞和放空洞的泄洪特性

如图1和图2，该水电站的泄洪洞联合补气系统，包括三条泄洪洞，以及放空洞4和交通隧洞8，放空洞的位置低于任一泄洪洞的位置，各条泄洪洞上分别设置两条泄洪洞补气竖井，各条泄洪洞内分别设置掺气结构，掺气结构为掺气坎，掺气坎采用“平坡+圆弧+缓坡”连接方式或者“挑坎+跌坎”型式。泄洪洞同时采用补气结构一、补气结构二和补气结构三，三种补气结构进行补气。

补气结构一位于泄洪洞的上游处。1#泄洪洞1、2#泄洪洞2和3#泄洪洞3的上游处分别设置1#泄洪洞补气竖井11、2#泄洪洞补气竖井21和3#泄洪洞补气竖井31。放空洞4上设置放空洞补气竖井41。补气竖井11、2#泄洪洞补气竖井21、3#泄洪洞补气竖井31和放空洞补气竖井41的顶部通过1#连接平硐5相连，再共用一条补气平硐。1#连接平硐5连接1#补气平硐51，即共用1#补气平硐51。对于常规洪水，一般1条泄洪洞或2条泄洪洞足够下泄洪水。所以3#泄洪洞3和放空洞4不会同时运行，因此补气结构一利用放空洞4返给3#泄洪洞3补气，同时1#补气平硐51也在放空洞4运行时给放空洞4补气，避免了上游侧为给放空洞4单独设置补气平硐。

1#补气平硐51延伸至交通隧洞8，即1#补气平硐51和交通隧洞8交叉，再穿出至河岸山体外。交通隧洞8在与1#补气平硐51的交叉口处设置两堵封堵体81，封堵体81可封闭或打开形成检修入口，封堵体81封闭后保证1#补气平硐51的供气；封堵体81可打开作为检修入口。交通隧洞8作为1#补气平硐51以及1#连接平硐5的施工通道，相应避免另外设置施工检修通道。1#连接平硐5和1#补气平硐51的方向和倾角如图2。

补气结构二和补气结构三设置于三条泄洪洞的下游处，并且三条泄洪洞的下游处有弯曲的交通隧洞8经过。1#泄洪洞1的下游设置补气结构二，具体是1#泄洪洞1的下游设置4#泄洪洞补气竖井12，4#泄洪洞补气竖井12的顶部连接2#补气平硐6，2#补气平硐6的一端通向交通隧洞8内并设置封堵结构，便于2#补气平硐6的施工；2#补气平硐6的另一端穿出至河岸山体外，保证供气。封堵结构封闭或打开作为检修入口。2#补气平硐6的方向如图2所示。

2#泄洪洞2和3#泄洪洞3设置补气结构三，具体是2#泄洪洞2的下游设置5#泄洪洞补气竖井22，3#泄洪洞3的下游设置6#泄洪洞补气竖井32。5#泄洪洞补气竖井22和6#泄洪洞补气竖井32的顶部由2#连接平硐7相连，2#补气平硐6靠近交通隧洞8的一端通向交通隧洞8内并设置封堵结构，便于2#补气平硐的施工。2#连接平硐7上连接3#补气平硐71，3#补气平硐71穿出至河岸山体外。交通隧洞8内2#连接平硐7处的封堵结构在运行时关闭，封堵结构检修时打开，可作为检修入口。

该电站对于常规洪水，一般1条泄洪洞或2条泄洪洞足够下泄洪水。补气结构一中，泄洪洞和放空洞可以相互补气。三种补气结构与交通隧道交叉，充分利用作为施工通道，较大程度地减小施工难度、缩短施工工期、降低工程风险、降低工程造价。

Claims (6)

1.泄洪洞联合补气系统，包括位于河岸山体内的多条泄洪洞，以及放空洞(4)和交通隧洞(8)，放空洞的位置低于任一泄洪洞的位置，各条泄洪洞上分别设置至少一条泄洪洞补气竖井，各条泄洪洞内设置掺气结构，其特征在于：泄洪洞采用下述至少一种补气结构进行补气：

补气结构一：放空洞(4)上设置放空洞补气竖井(41)，至少一条泄洪洞补气竖井的顶部和放空洞补气竖井(41)的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，补气平硐通向交通隧洞(8)内和/或河岸山体外；

补气结构二：泄洪洞补气竖井的顶部直接连接补气平硐，补气平硐一端通向交通隧洞(8)内并设置封堵结构，补气平硐另一端穿出至河岸山体外；

补气结构三：至少两条泄洪洞补气竖井的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，连接平硐或补气平硐通向交通隧洞(8)内和/或河岸山体外。

2.如权利要求1所述的泄洪洞联合补气系统，其特征在于：所述补气结构一中，补气平硐与交通隧洞(8)交叉，再穿出至河岸山体外；交通隧洞(8)在与补气平硐的交叉口处设置封堵结构。

3.如权利要求1所述的泄洪洞联合补气系统，其特征在于：所述补气结构三中，至少两条泄洪洞补气竖井的顶部通过连接平硐相连，连接平硐上连接补气平硐，连接平硐或补气平硐的一端通向交通隧洞(8)内并设置封堵结构，补气平硐穿出至河岸山体外。

4.如权利要求1所述的泄洪洞联合补气系统，其特征在于：所述泄洪洞为三条，分别为并行布置的1#泄洪洞(1)、2#泄洪洞(2)和3#泄洪洞(3)，放空洞(4)为一条，放空洞(4)位于靠近3#泄洪洞(3)的一侧，各条泄洪洞分别布置两条补气竖井。

5.如权利要求4所述的泄洪洞联合补气系统，其特征在于：所述1#泄洪洞(1)、2#泄洪洞(2)和3#泄洪洞(3)的上游处分别设置1#泄洪洞补气竖井(11)、2#泄洪洞补气竖井(21)和3#泄洪洞补气竖井(31)，放空洞(4)上设置放空洞补气竖井(41)；1#泄洪洞补气竖井(11)、2#泄洪洞补气竖井(21)、3#泄洪洞补气竖井(31)和放空洞补气竖井(41)的顶部通过1#连接平硐(5)相连，1#连接平硐(5)连接1#补气平硐(51)，1#补气平硐(51)延伸至交通隧洞(8)，再穿出至河岸山体外，其中交通隧洞(8)在与1#补气平硐(51)的交叉口处设置两堵封堵体(81)；

1#泄洪洞(1)的下游设置4#泄洪洞补气竖井(12)，4#泄洪洞补气竖井(12)的顶部连接2#补气平硐(6)，2#补气平硐(6)的一端通向交通隧洞(8)内并设置封堵结构，2#补气平硐(6)的另一端穿出至河岸山体外；

2#泄洪洞(2)的下游设置5#泄洪洞补气竖井(22)，3#泄洪洞(3)的下游设置6#泄洪洞补气竖井(32)，5#泄洪洞补气竖井(22)和6#泄洪洞补气竖井(32)的顶部由2#连接平硐(7)相连，2#补气平硐(6)靠近交通隧洞(8)的一端通向交通隧洞(8)内设置封堵结构，2#连接平硐(7)上连接3#补气平硐(71)，3#补气平硐(71)穿出至河岸山体外。

6.如权利要求1-5任一权利要求所述的泄洪洞联合补气系统，其特征在于：所述掺气结构为掺气坎。