CN217587930U - 一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，涉及通气调压技术领域，包括通气基体和通气管，其特征在于，通气基体设置于库洞顶部，通气管包括通气管道，通气管道设置于库洞底部，通气管道沿库洞延伸至洞库进出口，通气管道两端分别连接洞库进口通气管和洞库出口通气管；通气基体内部中空设置，通气基体内部底部设有空气阀，通气基体两侧设有通气支管，通气支管与通气管道相连通。本实用新型解决一定程度改善无压或低压洞库运行过程中局部滞留气团的通气问题，并缓解低压洞库运行过程中的水锤效应，改善洞库水力特性，减轻对洞室支护结构影响。

Description

一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置

技术领域

本实用新型涉及通气调压技术领域，具体为一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置。

背景技术

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

水利蓄水洞库作为一种水资源开发和防洪排涝工程，由地下洞室群和配套进出口设施组成。根据工程功能运行及总体布置方案等要求，选址于岩石山体，工程线路长，埋深大，洞线主体呈环形网格状。在洞库蓄水运行过程中，洞内水位逐渐上升，在无压向有压的过渡期间，针对明满流交界积存气体位置，需沿程采取有效通气措施，使洞内积聚气体尽可能有序分段释放。此外，当洞库处于低压运行工况，进口闸门启闭或出口阀门调节引起的流量变化会引起部分洞库水锤现象，需对受水锤影响较大的洞段布置通气调压结构，减少对洞库支护结构的不利影响。

结合洞库功能及进出水口运行水位要求，洞身沿程埋深通常在50米至上百米；布置传统通气调压竖井结构难以满足长距离大规模洞室群不同段落部位的通气要求，且若沿程分段布置代价较高，施工及后期运行维护检修难度较大。考虑洞库运行工况下积存的气泡压力及水锤效应易对洞室结构产生不利影响；针对蓄水洞库运行中的通气调压问题，研究一种通气调压结构装置，减小蓄水洞库内气泡积聚的发展趋势，降低气爆风险，减轻流量调节下洞库的水锤影响，是洞库安全稳定运行的关键技术问题。

现有技术如申请号CN 108252390 B，名为《一种降低城市深层排水系统气爆强度的入流竖井》的发明，该发明公开了一种降低城市深层排水系统气爆强度的入流竖井，由环形喇叭口、圆筒、筒壁气孔、气孔圆环、隔板和通气孔等组成。当挟带大量截留气团的水流由排水管道流入入流竖井时，环形喇叭口导气至竖井和圆筒之间的夹层，交错布置的气孔圆环充分分割大气团，可以有效地缓解入流竖井间歇性剧烈浪涌；分割后的气泡部分从夹层排出，另一部分通过筒壁气孔进入圆筒，可以大大缓解夹层排气压力；气泡沿圆筒内壁上升，筒壁布置隔板，各层隔板上的通气孔两两交错布置，可以有效地避免气泡重新聚合成大气团，同时降低气泡上升速度，大大缓解圆筒排气压力，改善排水管道入流竖井的气爆现象。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本实用新型的目的在于解决一定程度改善无压或低压洞库运行过程中局部滞留气团的通气问题，并缓解低压洞库运行过程中的水锤效应，改善洞库水力特性，减轻对洞室支护结构影响。

本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，包括，

通气基体，通气基体设于库洞顶部；

通气管，通气管包括通气管道，通气管道设置于库洞底部，通气管道沿库洞延伸至洞库进出口，通气管道两端分别连接洞库进口通气管和洞库出口通气管；

通气基体内部中空设置，通气基体内部底部设有空气阀，通气基体两侧设有通气支管，通气支管与通气管道相连通。

通过对一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置整体的设计，通气基体与洞库之间通过设与通气基体内底部设置空气阀连接，通气基体两侧埋设有通气支管，通气支管自通气基体向下从库洞侧壁内通至库洞底部，通气支管在库洞底部与库洞底部摆设的通气管道连通，通气管道沿库洞延伸至洞库进出口，通气管道两端分别连接洞库进口通气管和洞库出口通气管，洞库进口通气管和洞库出口通气管与外部大气相连通。整体装置沿库洞布设多个，当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，洞内水面上方原有空气及洞室进水入口所挟空气易在洞顶积存，液面上升则导致气泡压缩、压力增大，通过沿程分布的本装置可以及时排出洞顶已形成的局部气团，可一定程度减小气体积聚膨胀的趋势，通气基体内空气由通气支管和通气通道与外界大气相连通，进而排气保持气压平衡；当洞库处于明满流过渡期间或低压满流时，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体减压波形成的局部真空，此时空气阀可以将通气基体内的空气补充给洞库内，外部空气会通过通气通道和通气支管补充至通气基体内，以维持气压的平衡，通过维持气压平衡可以改善水力特性，一定程度减轻水锤效应，有利于防止水锤效应对库洞造成损害。

更进一步的，通气基体内与空气阀相对设置的位置隆起。当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，水面中的气泡会在洞顶积存，通过隆起的设计，有利于气泡聚集在隆起部位，提高空气阀对气体的收集和排放效率，进而提高整体装置对库洞内部气压的平衡效率，从而进一步降低库洞内部产生气爆的概率。

根据本实用新型一实施例所示，通气基体底部设置有密闭检修孔。

密闭检修孔设置于通气基底底部，在整体装置正常运作时，密闭检修孔处于封闭状态；当整体装置需要检修或者维修的状态下，才会将密闭检修孔打开，工作人员会进入内部对装置进行检修或维修。

根据本实用新型一实施例所示，通气基体与库洞分隔处板体设有缓冲层夹层。

通气基体与库洞分隔处板体设有缓冲层夹层，当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，部分聚集的小气泡会有产生较小的气爆，减震层可以吸收气爆所带来的能量，防止在洞库顶部的压缩空气产生气爆对通气基体造成破坏，提高整体装置的使用寿命，降低洞库检修的维修量；此外，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体会产生一定的水锤效应，减震层可以吸收水锤效应带来的冲击能量，进而有效的保护通气基体内部的空气阀。

根据本实用新型一实施例所示，通气基体与库洞分隔处板体设为柔性板体，空气阀环绕设置有支架，支架与通气基体侧壁连接。

当库洞内部气压变化时，柔性底板可以最先做出反应，柔性底板形变以缓冲库洞内部的气压变化，降低库洞内部气压变化的幅度，进而进一步防止或降低当洞库运行蓄水至明满流过渡期间产生气泡，同时柔性底板与空气阀相配合，提高了整体装置对气压调节的范围，提高整体装置的适用范围，同时也减少了单个库洞内安装整体装置的数量；此外，当库洞内部运行蓄水过程中，水流上升过快，从而导致库洞内部气压过大，空气阀不足以将内部压强进行平衡，通过柔性底板可以通过形变从而平衡内部气压，防止气压过大产生大团压缩气泡，进而防止较大的压缩气泡产生的气爆对库洞内壁造成破坏，改善洞库水力特性，减轻对洞室支护结构影响。

根据本实用新型一实施例所示，通气基体下方库洞壁两侧设有相对交错设置缓流槽，缓流槽内有垂直设置的导流墩。

在缓流槽内设有导流墩，通过导流墩可以进一步引导水流的移动，引导水流向换流槽移动，进一步降低了水流和水中气泡的流速，进而防止水中气泡向上释放从而增大库洞内部整体压强；此外，导流墩附近气体、水体与向上流体阻流过程中促使气体较多的溶入到水中，进而降低洞库内部上部气压的过快上升，避免形成大的空气腔，降低存气爆的风险；另外，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体产生水锤效应，缓流槽和导流墩可以化解吸收水锤效应造成的冲击力，进而减轻水锤效应；同时还可以稳定库洞内部水流速度，防止速度过快导致对库洞内壁的冲击过大而破坏，提高库洞内水流的稳定性。

附图说明

图1为实施例1一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置剖视示意图；

图2为实施例2一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置剖视示意图；

图3为一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置正视剖视示意图；

图4为实施例3库洞俯视剖视示意图。

附图标号：通气基体100，空气阀110，通气支管120，密闭检修孔130，缓冲层夹层140，柔性板体150，支架160，通气管道201，洞库进口通气管202，洞库出口通气管203，缓流槽300，导流墩310。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1所示，一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，包括，

通气基体100，通气基体100设于库洞顶部；

通气管，通气管包括通气管道201，通气管道201设置于库洞底部，通气管道201沿库洞延伸至洞库进出口，通气管道201两端分别连接洞库进口通气管202和洞库出口通气管203；

通气基体100内部中空设置，通气基体100内部底部设有空气阀110，通气基体100两侧设有通气支管120，通气支管120与通气管道201相连通。

通过对一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置整体的设计，通气基体100与洞库之间通过设与通气基体100内底部设置空气阀110连接，通气基体100两侧埋设有管径为50cm的通气支管120，通气支管120自通气基体100向下从库洞侧壁内通至库洞底部，通气支管120水平弯折90度至底板中部，通气支管120在库洞底部与库洞底部布设的管径为80cm的通气管道201连通，通气管道201沿库洞延伸至洞库进出口管顶标高高于库区最高校核洪水位，管端设180度下弯弯头，通气管道201两端分别连接洞库进口通气管202和洞库出口通气管203，洞库进口通气管202和洞库出口通气管203，洞库进口通气管202和洞库出口通气管203与外部大气相连通。

整体装置沿库洞布设多个，当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，洞内水面上方原有空气及洞室进水入口所挟空气易在洞顶积存，液面上升则导致气泡压缩、压力增大，通过沿程分布的本装置可以及时排出洞顶已形成的局部气团，可一定程度减小气体积聚膨胀的趋势，通气基体100内空气由通气支管120和通气通道与外界大气相连通，进而排气保持气压平衡；当洞库处于明满流过渡期间或低压满流时，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体减压波形成的局部真空，此时空气阀110可以将通气基体100内的空气补充给洞库内，外部空气会通过通气通道和通气支管120补充至通气基体100内，以维持气压的平衡，通过维持气压平衡可以改善水力特性，一定程度减轻水锤效应，有利于防止水锤效应对库洞造成损害。

更进一步的，通气基体100内与空气阀110相对设置的位置隆起。当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，水面中的气泡会在洞顶积存，通过隆起的设计，有利于气泡聚集在隆起部位，提高空气阀110对气体的收集和排放效率，进而提高整体装置对库洞内部气压的平衡效率，从而进一步降低库洞内部产生气爆的概率。

如图3所示，通气基体100底部设置有密闭检修孔130。

密闭检修孔130设置于通气基底底部，密闭检修孔130圆孔孔径1m，设水密性密封盖板。在整体装置正常运作时，密闭检修孔130处于封闭状态；当整体装置需要检修或者维修的状态下，才会将密闭检修孔130打开，工作人员会进入内部对装置进行检修或维修。

如图1所示，通气基体100与库洞分隔处板体设有缓冲层夹层140。

通气基体100与库洞分隔处板体设有缓冲层夹层140，当洞库运行蓄水至明满流过渡期间，部分聚集的小气泡会有产生较小的气爆，减震层可以吸收气爆所带来的能量，防止在洞库顶部的压缩空气产生气爆对通气基体100造成破坏，提高整体装置的使用寿命，降低洞库检修的维修量；此外，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体会产生一定的水锤效应，减震层可以吸收水锤效应带来的冲击能量，进而有效的保护通气基体100内部的空气阀110。

实施例2：

图2示意性的显示了根据本实用新型另一实施方式的用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，与实施例1的不同之处在于：

通气基体100与库洞分隔处板体设为柔性板体150，空气阀110环绕设置有支架160，支架160与通气基体100侧壁连接。

当库洞内部气压变化时，柔性底板可以最先做出反应，柔性底板形变以缓冲库洞内部的气压变化，降低库洞内部气压变化的幅度，进而进一步防止或降低当洞库运行蓄水至明满流过渡期间产生气泡，同时柔性底板与空气阀110相配合，提高了整体装置对气压调节的范围，提高整体装置的适用范围，同时也减少了单个库洞内安装整体装置的数量；此外，当库洞内部运行蓄水过程中，水流上升过快，从而导致库洞内部气压过大，空气阀110不足以将内部压强进行平衡，通过柔性底板可以通过形变从而平衡内部气压，防止气压过大产生大团压缩气泡，进而防止较大的压缩气泡产生的气爆对库洞内壁造成破坏，改善洞库水力特性，减轻对洞室支护结构影响。

实施例3：

图4示意性的显示了根据本实用新型另一实施方式的用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，与实施例1的不同之处在于：

通气基体100下方库洞壁两侧设有相对交错设置缓流槽300，缓流槽300内设有垂直设置的导流墩310。

在缓流槽300内设有导流墩310，通过导流墩310可以进一步引导水流的移动，引导水流向换流槽移动，进一步降低了水流和水中气泡的流速，进而防止水中气泡向上释放从而增大库洞内部整体压强；此外，导流墩310附近气体、水体与向上流体阻流过程中促使气体较多的溶入到水中，进而降低洞库内部上部气压的过快上升，避免形成大的空气腔，降低存气爆的风险；另外，进口闸门启闭或出口阀门调节过程引起的洞库水体产生水锤效应，缓流槽300和导流墩310可以化解吸收水锤效应造成的冲击力，进而减轻水锤效应；同时还可以稳定库洞内部水流速度，防止速度过快导致对库洞内壁的冲击过大而破坏，提高库洞内水流的稳定性。

以上所述的实施例对本实用新型的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，包括，

通气基体（100），所述通气基体（100）设置于库洞顶部；

通气管，所述通气管包括通气管道（201），所述通气管道（201）设置于库洞底部，所述通气管道（201）沿库洞延伸至洞库进出口，所述通气管道（201）两端分别连接洞库进口通气管（202）和洞库出口通气管（203）；

其特征在于，所述通气基体（100）内部中空设置，所述通气基体（100）内部底部设有空气阀（110），所述通气基体（100）两侧设有通气支管（120），所述通气支管（120）与通气管道（201）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，其特征在于，所述通气基体（100）底部设置有密闭检修孔（130）。

3.根据权利要求1所述的一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，其特征在于，所述通气基体（100）与库洞分隔处板体设有缓冲层夹层（140）。

4.根据权利要求1所述的一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，其特征在于，所述通气基体（100）与库洞分隔处板体设为柔性板体（150），所述空气阀（110）环绕设置有支架（160），所述支架（160）与通气基体（100）侧壁连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于蓄水洞库无压或低压运行条件下的通气调压装置，其特征在于，所述通气基体（100）下方库洞壁两侧设有相对交错设置缓流槽（300），所述缓流槽（300）内有垂直设置的导流墩（310）。

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