[实用新型]自调节环状溢流堰

说明书

技术领域

本实用新型属于水利水电工程设备技术领域，涉及一种用于保障水利工程在洪水期间安全运行的泄洪构筑物，特别是一种设置于竖井溢洪道井口引渠处的溢流堰。

背景技术

在水利水电工程建设中，泄洪构筑物是其重要组成部分之一，它的作用是保障大坝等水利工程在洪水期间的运行安全，而泄洪构筑物设计合理与否，不仅与其体型有关，而且要满足水力学的有关要求。井式溢洪道又称竖井溢洪道，是河岸式溢洪道的一种重要形式，在峡谷中筑坝而岸坡较陡的情况下或当导流隧洞可以被改建为退水洞的一部分时，该溢洪道形式较为有利，因而得到较为广泛的应用。

竖井溢洪道通常由井口引渠、导流防涡设施、溢流喇叭口、渐变段及竖井(消力井)或弯道、泄水隧洞和出口消能构筑物等部分组成，其中的溢流喇叭口通常设计为一种环状的溢流堰，故简称为环状堰或环形堰。实际工程中，环状堰设计合理与否直接影响到溢洪道的结构尺寸、泄流能力、进口流态、水流特性和溢洪道自身的经济性及安全性，因此说环状堰的体型设计是竖井溢洪道设计的关键技术之一，关系到竖井溢洪道溢流方案的成败。

在传统环状堰的多种形式中，最常用的是堰顶同高的实用堰型式和宽顶堰型式，但这类型式的环状堰在实际应用中存在有下述的不足之处：①、必须通过设置闸门方可实现对某一水位的下泄流量进行控制，尤其不适应大变幅水头的流量控制；②、堰流堰顶水头较小，堰顶水头较大时，进口水流流态不好，泄流能力不足；③、井口需特别的导流防涡设施，设计结构复杂；④、引渠开挖形式要求较高，开挖范围较大；⑤、工程投资较大，经济性能不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种设计思路明确、建筑物体型简洁、进口水流流态良好、能适应大变幅水头的流量控制并具有良好的经济性和实用性的自调节环状溢流堰。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的自调节环状溢流堰具有一个环形喇叭状堰体，其特征在于：溢流堰的堰体为一座由两个或三个底面半径同为Rm、顶面半径分别为R₁、R₂或R₁、R₂、R₃、高分别为H₁、H₂或H₁、H₂、H₃的下小上大的弧面体相互对合围成的具有多层级高的整体环形喇叭状堰体，其中R₁≤R₂≤R₃，H₁＜H₂＜H₃。

本实用新型是在一级环形堰堰顶高程已定而要求对某一个或多个水位的下泄流量进行控制的情况下实施的，如果只对一个水位的下泄流量进行控制，则只需要设计两级环状溢流堰，即：溢流堰的堰体由一个底面半径为Rm、顶面半径为R₁、高为H₁、弧面角θ＝45°～120°的扇形喇叭状一级堰弧面体和一个底面半径为Rm、顶面半径为R₂、高为H₁+ΔH₁、弧面角α＝360°-θ的扇形喇叭状二级堰弧面体相互对合组成，一级堰弧面体位于水流的进口方向。在这种环状溢流堰的设计结构中，二级堰弧面体的顶面半径R₂大于一级堰弧面体的顶面半径R₁。

本实用新型所述自调节环状溢流堰的设计技术是利用水位控制和调整溢流堰溢流长度的方法实现对某特征水位的自由下泄流量进行控制，实际应用中，一般可按照需要调控的水位和相应下泄流量的个数来设置不同高度和长度的溢流堰级数。例如，某工程竖井溢洪道需要对设计水位的下泄流量进行控制(流量较小)，同时又要保证校核水位时有足够的泄量(流量较大)，要求进口流态基本为堰流流态，根据此例的技术要求，操作中按照自调节环状溢流堰设计技术设置两级环状溢流堰即可。

本实用新型所述的自调节环状溢流堰是在实用堰型式的基础上研制而成的一种新型实用环状堰型式，它突破传统环形堰堰顶同高结构的理念，采用间断或连续的方式将环形堰不同部位做成高低不等的形式，以适应在不同水位情况时下泄不同流量的要求。该技术同样适用于宽顶堰型式的环形堰。