[实用新型]多级竖井旋流联合消能结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程及水力消能领域，是多级竖井旋流联合消能结构。

背景技术

旋流消能是利用水流在竖井或水平管道内作旋转运动，使水流与边壁的摩阻效应大大加强，流程显著增加，增大水流沿程损失，并通过不同流向水流的掺和，达到削减水流能量的目的，目前工程应用的有竖井旋流、水平旋流两种消能结构。竖井旋流消能结构是利用竖井起旋室，把进水口水流水平向流速转变为旋流竖井内切向流速，增大水流在竖井内的沿程损失，并利用水流在竖井底部水平向旋转流速和竖直向流速的掺和，达到消减水能目的的消能结构。

在竖井旋流消能结构中，竖井高度对竖井旋流的消能率影响比较大。若竖井高度比较小，则竖井内水体由重力势能转化的竖向动能较小，使水体在竖井底部掺和不够充分，消能率较小；若竖井高度比较大，则会使竖井内水体的水平向旋转流速因空气阻力作用而降低，也会使水体在竖井底部掺和不够充分，消能率变小。并且在竖井旋流消能结构中，由于单一竖井的消能率基本为一定值，随作用水头的增加，退水洞内尾水的流速也会增加，对退水洞的结构安全产生不利影响，因此单一竖井旋流消能结构适应高度范围受到很大限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多级竖井旋流联合消能结构，是将多个竖井旋流消能井首尾相接，组合成一种新型的多级竖井旋流消能结构。

本实用新型的技术方案是多级竖井旋流联合消能结构，包括进口段、若干竖井旋流段、若干连接段和退水段，其特征是：进口段的输出端与第一级竖井旋流段的输入端直接导通，第一级竖井旋流段通过一段连接段与第二级竖井旋流段导通，其后相邻两级竖井旋流段之间都通过一段连接段导通，直至末级竖井旋流段，末级竖井旋流段的输出端直接与退水段导通。

所述的每级竖井旋流段把竖井工作总水头高度分为N个单竖井适用的工作水头高度，竖井旋流段的数量为N，则连接段的数量为N-1。

所述的进口段是连通进水口和竖井的管道。

所述的竖井旋流段是主要的消能结构，是一个竖直的筒形管道，其上部是竖井中水流的入口，下部是竖井中水流的出口。

所述的连接段是连接上、下两级竖井的管道。

所述的退水段是最后一级竖井的出口管道。 

本实用新型的特点是：（1）泄洪消能率高。由于每级竖井旋流消能井消减水能基本相同，多级联合后，与单一竖井相比，消减水能成倍增加，总体消能率有较大提高。

（2）工作水头高度适应范围加大。多级竖井联合消能结构突破了单一竖井水头高度的限制，能有效解决高水头泄洪消能问题。

（3）布置灵活。每级消能竖井在平面位置的选择上有很大灵活性，可以避开不利地形地质条件及其他建筑物，空间适应性好。

（4）节省投资。由于多级竖井联合消能结构消能率高，末端水流流速小，退水洞可以和导流洞结合，从而可以节省工程投资。

（5）可定型设计。由于多级竖井联合消能结构各级竖井体形基本相同，可以进行定型设计和施工，能减少设计成本和缩短建设工期。

附图说明

下面将结合图例对本实用新型作进一步的说明：

图1是多级竖井旋流联合消能结构的平面结构示意图；

图2是多级竖井旋流联合消能结构的剖面结构示意图。

图中：1、进口段；2、竖井旋流段；3、连接段；4、退水段。

具体实施方式

多级竖井旋流联合消能结构，是将多个竖井旋流消能井首尾相接，组合成一种新型的多级竖井旋流消能结构。本结构适用的工作总水头范围没有上限要求，可把工作总水头分为多个单竖井适用的工作水头，由多级竖井消能。在布置上比较灵活，不受进出水流方向的限制。每级竖井可采用基本相同的体形，可标准化定型设计和施工。

如图1和图2所示，进口段1的输出端与第一级竖井旋流段2的输入端直接导通，第一级竖井旋流段2通过一段连接段3与第二级竖井旋流段2导通。其后相邻两级竖井旋流段2之间都通过一段连接段3导通，直至第N级竖井旋流段2。竖井旋流段2的数量为N，则连接段3的数量为N-1。第N级竖井旋流段2的输出端直接与退水段4导通。使水流经前一级竖井消除部分能量后，保持必要的起旋流速进入下一级竖井，再次消能，直至水流进入退水段4。

进口段1是连通进水口和竖井的管道，其作用是通过闸门引入要求流量的水流，通过进口段的调整，使水流以一定的角度和速度进入竖井。