[发明专利]一种复合琴键溢流堰式虹吸井和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合琴键溢流堰式虹吸井和方法，是一种水工设施和方法，是一种火核电厂排出冷却水的排水虹吸井和方法。

背景技术

传统的火核电厂排水虹吸井一般为中部进水，且为减轻外海潮位变化对虹吸井上游段的影响，火核电厂虹吸井内设有顶高程超过平均潮位的溢流堰，常见的为薄壁堰、宽顶堰和实用堰。另一方面，随着近年来电站容量的增大，虹吸井四季过流量都较大，为节约建设成本，虹吸井本身的尺寸往往偏小。这种设计存在下述问题：

1、如果虹吸井上游水池不采取导流、整流措施，虹吸井中部进流突扩后，主流扩散距离不够，进水口两侧出现明显的回流区，导致虹吸井上游流态较差，且溢流堰中部会出现阵发性的水体壅高，进而影响下游流态。

2、由于外海潮位较低，虹吸井堰顶多为自由溢流，堰后跌落落差太大，水跃消能掺混过程中大量掺气，如果虹吸井下游距离不够，大量气泡未能及时上浮至水面易被带入下游箱涵，将在排水口附近海域形成泡沫污染区。大量的微黄色泡沫随排水进入海域，将在排水口附近海域形成泡沫污染区，影响环境水域观感，而且飞溅的含盐水雾会腐蚀排水口附近的金属结构物。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明提出了一种复合琴键溢流堰式虹吸井和方法。所述的虹吸井和方法，通过改进堰顶形状，提高水流单宽流量。

本发明的目的是这样实现的：一种复合琴键溢流堰式虹吸井，包括：至少一个单井组合体，所述的单井组合体包括带有进水涵管的竖井，所述的竖井与溢流连接井连接，所述的溢流连接井与输水涵管连接，所述竖井与溢流连接井之间设有复合式琴键溢流堰；所述的复合式琴键溢流堰包括：堰体，所述的堰体顶部交错设置底面水平的正向三角墩和反向三角墩，所述的正向三角墩和反向三角墩的底面沿水流方向的长度超过堰体顶端的厚度，形成堰前悬臂和堰后悬臂；所述的正向三角墩和反向三角墩之间设置隔板，所述的正向三角墩沿水流方向的截面形状是两个底角为锐角，顶角为钝角的三角形；所述的反向三角墩沿水流方向的截面形状是迎水的底角为锐角，背水的底角为钝角，顶角为锐角的三角形。

进一步的，所述的正向三角墩的迎水面与反向三角墩的背水面平行，所述的隔板的形状是与正向三角墩与反向三角墩沿水流方向截面相符的平行四边形。

进一步的，所述的正向三角墩的迎水底角大于反向三角墩的迎水底角。

进一步的，所述的正向三角墩的迎水底角为30~60度。

进一步的，所述的正向三角墩为三个，反向三角墩为两个。

进一步的，所述的虹吸井具有两个单井组合体，两个所述的单井组合体共用一面侧墙，两个所述的单井组合体各自的输水方涵的出水方向中心轴线向共用的侧墙偏移。

进一步的，所述的虹吸井具有三个单井组合体，三个所述的单井组合体共用两面侧墙，其中两侧的两个单井组合体各自的输水方涵的出水方向中心轴线向共用的侧墙偏移。

一种使用上述复合琴键溢流堰式虹吸井的复合琴键溢流堰方法，所述的方法包括如下步骤：

水流进行竖井的步骤：用于水流通过进水涵管进入竖井

消除堰前涡流的步骤：用于利用堰前悬臂强迫水流改变流向，对进水流进行导流，消除两侧回流区，使进水涵管出口上部顺时针漩涡消失，纵向形成S型流线，增加水流流向距离，消除竖井中部堰前出现的阵发性水体壅高；

水流堰顶溢流的步骤：用于水流通过正向三角墩和反向三角墩和隔板组成的堰顶，利用正向三角墩和反向三角墩与隔板交错排列，提高过堰水流的单宽流量，增大流量系数，降低水头和出流跌落落差，使水流从堰顶顺畅溢流；

减少堰后气泡的步骤：用于利用正向三角墩与反向三角墩混合排列，迫使斜向下部分出水水流急速向下，导致溢流连接井中顺时针的漩涡整体上移和前移，使得掺气水流气泡进入出水涵管之前及时上浮，同时控制水跌高度，避免过多气泡产生；

水流流出的步骤：用于水流经溢流连接井和输水涵管输出。

本发明产生的有益效果是：本发明采用的复合式琴键溢流堰作为过流设施和抑泡方案。即在尽量保持原虹吸井工程的前提下，在已有虹吸井的基础上，增加一些复合式的水工设施，省略了为调整流态在虹吸井上游设置的导流墩或在堰上设置的整流栅，从而增强了虹吸井溢流堰的单宽过流能力，降低了与外海间的跌流落差，抑制了过堰水流掺混气泡，减少对周围环境的影响。对于新设计的火核电厂排水虹吸井，使用所述的虹吸井和方法可以尽量降低工程造价，并有效的消能消泡，实现相对清洁的排水。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。