[发明专利]高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统

说明书

本发明公开了一种高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统，包括泄洪洞掺气坎和底部与泄洪洞掺气坎相连的掺气坎通风竖井，还包括：掺气坎通风平洞，其与所述掺气坎通风竖井相连，且至少连接一条掺气坎通风竖井；洞顶通风竖井，其底部与泄洪洞洞顶相连；洞顶通风平洞，其与所述洞顶通风竖井相连，且至少连接一条洞顶通风竖井；共用通风平洞，其与所述掺气坎通风竖井和所述洞顶通风竖井均相连；通风平洞中隔墙，其通长布置于所述共用通风平洞内，实现补气功能各自独立且兼用一条通风洞的目的。采用上述方案，通过设置中隔墙可使不同风速、风压的洞顶补气和掺气坎补气共用一条通风平洞，减少开挖支护工程量，缩减工期，节约工程投资。

技术领域

本发明属于水利水电工程领域，具体涉及一种高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统，尤其是针对洞顶补气与掺气坎补气各自独立的情况。

背景技术

随着泄水建筑物泄洪功率的增加，高速水流引起的空化空蚀问题非常突出，掺气减蚀作为一种有效的工程措施，已经在水利工程领域得到广泛应用。对于高流速、大泄量无压泄洪洞，仅靠洞顶余幅补气实现掺气减蚀目的风险较大，一旦余幅不足则影响水流流态和掺气减蚀效果，需要设置通风补气系统(一般由通风竖井和通风平洞组成)由洞外补气。

考虑到高速水流段洞顶空气可能充满水汽混合物，影响掺气坎的补气效果，越来越多的掺气坎开始设置独立通风补气系统由洞外补气，由此产生两种功能不同的补气系统，一种为洞顶补气系统，由洞外向洞内明流顶部余幅补气，补充高速水流拖曵带走的空气，保证明流流态稳定；另一种为掺气坎补气系统，由洞外直接向掺气坎补气，消除高速水流空化空蚀破坏。

由于补气功能、风压、风速等不同，洞顶补气和掺气坎补气须单独设置通风系统，无法联合使用，导致需布置多条通风平洞以满足不同补气功能需要，开挖支护工程量增加，工期加长，工程造价增加；另外，同种补气功能的通风竖井虽可以共用一条通风平洞，但传统的竖井顶部直接接通风平洞的设计影响了平洞内施工期交通，需平洞段全部开挖完成才可进行竖井开挖，且只能由内向外逐个竖井开挖，施工组织受限，后期平洞衬砌施工存在高空坠落安全风险。

基于上述情况，本发明提出了一种高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统，有效的解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统，通过合理的结构设计解决洞顶补气和掺气坎补气无法联合使用的问题，同时解决多条相同补气功能的通风竖井共用一条通风平洞时竖井与平洞衔接处的安全与方便施工问题。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种高流速大泄量无压泄洪洞多功能补气系统，包括泄洪洞掺气坎和底部与泄洪洞掺气坎相连的掺气坎通风竖井，还包括：

掺气坎通风平洞，其与所述掺气坎通风竖井相连，且至少连接一条掺气坎通风竖井；

洞顶通风竖井，其底部与泄洪洞洞顶相连；

洞顶通风平洞，其与所述洞顶通风竖井相连，且至少连接一条洞顶通风竖井；

共用通风平洞，其与所述掺气坎通风竖井和所述洞顶通风竖井均相连；

通风平洞中隔墙，其通长布置于所述共用通风平洞内，实现补气功能各自独立且兼用一条通风洞的目的。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括通风平洞扩挖旁洞，其与所述掺气坎通风竖井或所述洞顶通风竖井连接，通过扩挖常规掺气坎通风平洞或洞顶通风平洞断面，使常规洞段的通风平洞轴线与通风竖井轴线立面上错开一定安全距离，在通风平洞内形成安全通道。

作为本发明的一种更优选技术方案，所述通风平洞扩挖旁洞的洞顶为圆弧，且该圆弧半径大于常规洞段的通风平洞洞顶圆弧半径。