[发明专利]一种坝内双向进流旋流式竖井泄流消能设施

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的旋流竖井，特别是一种坝内双向进流旋流式竖井泄流消能设施。

背景技术

我国在建和即将建设的高坝较多，尤其是高度大于200m的大坝，基本上均建于深山峡谷地带，山高谷深，工程建设普遍存在水头高、流量大、河谷窄等技术特点，泄洪消能问题十分突出，特别是泄水建筑物的泄流、消能、空化空蚀、紊流振动等问题，更是急需解决的难点；旋流竖井是一种较新型的泄洪消能设施，旋流式内消能工的引水道和竖井泄水道不在同一纵轴线上，由于引水道水流从涡室的切向进入涡室，绕竖井轴心旋转呈贴壁流动，在竖井中央形成稳定空腔，因而既能保持水流流态的稳定，又能形成良好的通气条件；但是工程实践与模型试验表明，在大流量和高水头情况下，传统的旋流竖井技术存在以下缺点：1、泄流量较小，不适宜作为溢洪道，尤其是对于布置溢洪道较困难的高坝，传统竖井的泄流量一般很难达到流量2000m³/s以上；2、消能率低，一般坝高在200m以上的高坝，特别是300m以上的特高坝，传统竖井的消能率一般都在60%以下，造成竖井振动较大；3、传统竖井中流速过高，一般可达30~50m/s，造成掺气减蚀困难。

发明内容

针对上述情况，为解决高坝（200m以上高坝）泄洪消能设施布置困难的问题，克服传统竖井消能工的不足与缺点，本发明之目的就是提供一种坝内双向进流旋流式竖井泄流消能设施，以解决高水头、大流量高坝传统旋流竖井出现的泄流量小、消能率低、壁面掺气困难、竖井振动强的问题。

其解决的技术方案是，包括涡室和引水渠，涡室经其上的进水口与引水渠连通，引水渠有两条，引水渠的出水口成对角方向左右对称置于涡室两侧，两条引水渠进入涡室水流的夹角为180°，涡室上端有通气孔，涡室下端有渐变段，渐变段下端连接有圆筒形的竖井段，竖井段上有多段间隔布置的洞塞体，竖井段底端有水垫池，水垫池上端有与竖井段连通的出水段；所说的与涡室相连的两条引水渠平直进水长度L＝2-5D，所说的洞塞体为圆筒形，洞塞体直径D1＝0.7-0.9D，相邻两个洞塞体距离L1＝1.8-2.2D，洞塞体长L2=0.5-1.0D，间隔布置3组，D为竖井段直径。

本发明将涡室进水口设置为两个双向180°进水口，可增加竖井的泄流能力，将竖井段设计为间隔布置的洞塞旋流消能工，可增加水流的消能效率，避免现有旋流竖井容易出现空蚀空化的问题，同时可有效减少竖井的振动。

附图说明

图1为本发明的主视剖面图。

图2为本发明图1中I-I处的剖面结构图。

图3为本发明图1中II-II处的剖面结构图。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图3给出，本发明包括涡室和引水渠，涡室1经其上的进水口与引水渠2连通，引水渠有两条，引水渠的出水口成对角方向左右对称置于涡室1两侧，两条引水渠进入涡室水流的夹角为180°，涡室1上端有通气孔3，涡室1下端有渐变段4，渐变段4下端连接有圆筒形的竖井段5，竖井段5上有多段间隔布置的洞塞体6，竖井段5底端有水垫池7，水垫池7上端有与竖井段5连通的出水段8；所说的与涡室相连的两条引水渠平直进水长度L＝2-5D，所说的洞塞体为圆筒形，洞塞体直径D1＝0.7-0.9D，相邻两个洞塞体距离L1＝1.8-2.2D，洞塞体长L2=0.5-1.0D，间隔布置3组，D为竖井段直径。

为了保证使用效果，所说的渐变段4为上大下小的锥形体。

所说的涡室1的剖面为圆形，涡室的直径D2＝1.5-1.7D。

所说的引水渠2的剖面为方形，方形的宽度a＝0.1-0.4D2，方形的高度b＝1.1-1.3a，引水渠2宽度方向的中心线与涡室1的竖向轴心线有偏心距R，偏心距R＝0.5-1D，偏心距的存在，可以使水流在涡室1内充分的旋转。

所说的水垫池7为圆筒形，水垫池7的直径与竖井段5的直径D相同，用于保证比较好的出水段流态，便于控制出水段的水流速度，同时减少对下游河床的冲刷。

本发明的洞塞体6为3组。

实施例1：在流速≤25m/s和流量2000~3000m³/s的条件下，取竖井直径D=16m，引水道的断面尺寸宽a=10m，高b=12m，引水渠长度L根据大坝实际宽度来定，一般取长度L=2-5D；