[发明专利]一种旋流竖井式消能结构

说明书

本发明公开了一种旋流竖井式消能结构，包括上平段、旋流竖井、下平段。旋流竖井上端通过入口洞与外界环境连通，旋流竖井下端通过出口洞与外界环境连通，入口洞端口处作为流道入口，出口洞端口处作为流道出口。采用本发明的技术方案，流体由流道入口送入之后，当流体流量或流速较小时，流体直接进入旋流竖井内以旋涡方式流动，消解其中大部分能量；当流体流量或流速较大时，部分流体越过旋流竖井，拍击到旋流竖井端口处的消能墙上，通过消能墙消解其中部分水流能量，反射回流的水体则与上游水流在旋涡竖井内不断碰撞、混合，再次消解水体中的能量后流出，使流体减少了对下游建筑物设施的水力冲击，保护建筑物结构安全，降低工程运行风险。

技术领域

本发明具体涉及水利水电工程中流道泄洪消能技术领域，尤其涉及一种旋流竖井式消能结构。

背景技术

作为水利水电工程中所设置的流道，除应满足泄洪能力以外，还应保证在运行期间泄洪建筑物的安全，与原河道水流良好衔接以及能充分发挥应有的消能效果，以避免下泄水流对下游河床和岸坡造成冲刷破坏。消能流道是一种通过在流道面上设计若干具有不同形状、结构的消能体，以增加过水壁面的粗糙程度，并对流过的水流进行大量的掺气，以使水流下泄过程中沿程能力损失增大，减小下游消能压力，同时还对流道壁面进行掺气减蚀保护，减免空蚀破坏，保证泄水建筑物的安全运行。现有技术中，消能流道的设计思路一般是：水流流经缓流段，经过陡槽段段加速后，通过消能工消能，这种传统的消能方式，水流加速过程较长，可能引起空蚀破坏的部分较长，对工程安全不利，同时泄槽底板为光面，无消能措施，下泄水流能量较大，仅靠消能工消能，对消能工相关设施的设计施工要求高，施工工程投资建设成本大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋流竖井式消能结构。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种旋流竖井式消能结构，包括旋流竖井，所述旋流竖井上端通过上平段与外界环境连通，所述旋流竖井下端通过下平段与外界环境连通，所述上平段端口处作为流道入口，所述下平段端口处作为流道出口。

所述旋流竖井上端端口下游处还设置有消能墙，消能墙与所述上平段洞口彼此相对。

所述上平段、下平段横断面是明渠断面、城门洞形断面、圆形、马蹄形中的一种。

所述流道入口处设置有入口堰头。

所述旋流竖井设置位置与所述流道入口或流道出口相接近。

所述旋流竖井底部设有水垫和衬砌结构。

所述入口洞长度大于1倍洞径。

所述旋流竖井为圆形、椭圆形、流畅渐变曲面断面。

所述流道为一个，旋流竖井和水垫布置一个或相间布置多个。

所述流道还可为多个，在多个平行流道间布置多个旋流竖井，下部水垫连通为一个，还可相间布置多个旋流竖井和水垫。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，由流道入口送入的流体在流经入口洞内的流道面时，首先进入旋流竖井以内，在旋流竖井以内以旋涡的方式流动，从而消解了流体内大部分能量，减少了流体对下游设施的水力冲击，经过旋流竖井消解之后的水流再由出口洞流出，使流体的流态方向重新趋于统一，因而改善的水流的水力条件，另外，当入口洞处水流流量较大时，一部分水流则会越过旋流竖井，拍击到旋流竖井端口处的消能墙上，通过消能墙也能够消解部分水流的能量，此外，旋流竖井通过补气管与外界环境大气连通，使旋流竖井以内保持良好的通风，可进一步加速旋流竖井内的水流流速和紊流，使对流体能量的消解作用效果更显著，本发明具有结构简单，施工建设方便，工程造价低等优点，适于在水利水电工程领域中广泛推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；