一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构的制作方法

1.本发明属于水利水电工程的泄洪消能技术领域，具体涉及一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构。


背景技术：

2.高山峡谷地区修建电站，一般需要修建数条导流隧洞，而对于投资较大的导流洞若只是在建坝期间使用，不经济，因此将临时建筑物导流洞改建为永久建筑物泄洪洞是较经济的解决方法，而采用旋流消能技术是导流洞改建为泄洪洞重要技术之一。
3.旋流消能分为竖井旋流和水平旋流两种，其中竖直旋流消能的水流既沿泄洪洞向下游流动,又沿轴向做旋转运动, 能形成稳定的气腔，在有效的设计体型下, 可以消除大部分的水流能量, 近年来此类消能方式已在一些水利工程中获得应用。但是现有的竖井旋流进行消能时，泄洪洞底部流速过大，泄洪洞底部处的各结构强度要求增强，造价大。


技术实现要素：

4.为了克服现有泄洪洞底部流速过大的问题，本发明提供一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构，本发明采用过渡段减小了泄洪洞底部流速、采用分流墩改善了水流流态。
5.本发明采用的技术方案是：一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构，包括旋流竖井和导流洞，包括过渡段、分流墩和消力池，所述的过渡段是旋流竖井与导流洞的连接段，所述的分流墩设在过渡段内，所述的消力池设在旋流竖井底端。
6.所述的过渡段包括竖直段、转弯段和压坡段；所述的竖直段与压坡段通过转弯段连接，转弯段和压坡段侧墙宽度与导流洞宽度a相同。
7.所述的竖直段由竖井半圆渐变过渡到外侧为圆拱、内侧为直线的体型。
8.所述的转弯段的顶拱是以竖直段末端为起点、以1/4椭圆长轴转弯形式过渡至压坡段起点，其中椭圆方程为，a、b根据导流洞宽度a确定， a取值为(1～3)a，b取值为(0.3～1)a。
9.所述的转弯段底部采用倒坡型式，转弯段底部的坡比为1：n1,n1取1~10。
10.所述的压坡段顶拱坡比为1：n2,n2取1~20。
11.所述的分流墩布置在过渡段的压坡段上，分流墩的迎水面和背水面两端形状均是半圆弧，迎水面半径r1≤背水面半径r2，r2取值为(0.1～0.4)a，分流墩的侧面起点是迎水面圆弧的两个末端，分流墩的侧面终点是背水面圆弧的两个末端。
12.所述的分流墩顶部与过渡段中的压坡段顶部接触连接，分流墩长度与压坡段长度相同。
13.所述的消力池深度为2～10m。
14.本发明的有益效果为：
本发明提供的旋流泄洪洞底部连接结构，其过渡段突扩体型减弱了水跃的壅水现象及增大有压流漩滚的消能空间、过渡段中的压坡段使旋流竖井内水垫深度有所增加；为减小压坡段出口后水流的旋转影响，同时兼顾增强衔接段的结构，采用加分流墩的布置型式，另外为了控制出口流态，分流墩采用渐变形式。
15.以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
16.图1为本发明结构纵向剖面图。
17.图2为a
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a剖面图。
18.图3为b
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b剖面图。
19.图4为c
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c剖面图。
20.图中，附图标记为：1、导流洞；2、旋流竖井；3、消力池；4、过渡段；5、分流墩；6、封堵；7、竖直段；8、转弯段；9、压坡段。
具体实施方式
21.实施例1：为了克服现有泄洪洞底部流速过大的问题，本发明提供如图1
‑
4所示的一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构，本发明采用过渡段减小了泄洪洞底部流速、采用分流墩改善了水流流态。
22.一种减少旋流泄洪洞底部流速的连接结构，包括旋流竖井2和导流洞1，包括过渡段4、分流墩5和消力池3，所述的过渡段4是旋流竖井2与导流洞1的连接段，所述的分流墩5设在过渡段4内，所述的消力池3设在旋流竖井1底端。
23.本发明中过渡段4的设置减弱了水跃的壅水现象及增大有压流漩滚的消能空间。本发明中设置分流墩5，减小了过渡段出水口水流的旋转影响，同时兼顾增强衔接段的结构强度。本发明通过改变分流墩5的结构，灵活控制出口流态。
24.实施例2：基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，如图1和图2所示，所述的过渡段4包括竖直段7、转弯段8和压坡段9；所述的竖直段7与压坡段9通过转弯段8连接，转弯段8和压坡段9侧墙宽度与导流洞1宽度a相同。
25.优选的，所述的竖直段7由竖井半圆渐变过渡到外侧为圆拱、内侧为直线的体型。
26.优选的，所述的转弯段8的顶拱是以竖直段7末端为起点、以1/4椭圆长轴转弯形式过渡至压坡段9起点，其中椭圆方程为，a、b根据导流洞宽度a确定， a取值为(1～3)a，b取值为(0.3～1)a。
27.优选的，所述的转弯段8底部采用倒坡型式，转弯段8底部的坡比为1：n1,n1取1~10。
28.优选的，所述的压坡段9顶拱坡比为1：n2,n2取1~20。
29.本发明中，转弯段8的长度为l1，压坡段9的长度为l2，l2> l1；压坡段9下表面水平设置，上表面倾斜设置，沿着水流方向逐渐降低。转弯段8下表面沿着水流方向逐渐增高，转
弯段8上表面呈弧状，且沿水流方向逐渐降低。
30.优选的，如图3所示，所述的分流墩5布置在过渡段4的压坡段9上，分流墩5的迎水面和背水面两端形状均是半圆弧，迎水面半径r1≤背水面半径r2，r2取值为(0.1～0.4)a，分流墩5的侧面起点是迎水面圆弧的两个末端，分流墩5的侧面终点是背水面圆弧的两个末端。
31.优选的，所述的分流墩5顶部与过渡段4中的压坡段9顶部接触连接，分流墩5长度与压坡段9长度相同。
32.优选的，所述的消力池3深度为2～10m。
33.所述消力池3布置在旋流竖井2最底端，消力池3断面尺寸与旋流竖井2断面尺寸相同，本发明中，消力池3根据设计需要，深度在2～10m之间，优选的，本实施例中消力池3深度为5m。
34.本发明中，旋流竖井2处来水，进入消力池3，然后通过过渡段4中的竖直段7、转弯段8和压坡段9，水流在压坡段9处通过分流墩5进行分流，最后进入导流洞1中，导流洞1的一端通过封堵6进行密封。这样通过过渡段4进行泄洪后，过渡段4减小了泄洪洞底部流速、采用分流墩5改善了水流流态。
35.本发明提供的旋流泄洪洞底部连接结构，其过渡段4为突扩体型，减弱了水跃的壅水现象及增大有压流漩滚的消能空间；过渡段4中的压坡段9使旋流竖井2内水垫深度有所增加；为减小压坡段9出口后水流的旋转影响，同时兼顾增强衔接段的结构，采用中部加分流墩5的布置型式，另外为了控制出口流态，分流墩5采用渐变形式，本发明中，分流墩5尺寸从压坡段9起点到终点依次增大，同时，根据不同的分流需求，调整分流墩5的位置，确保最终水流出口的需要。
36.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及系统方法是均为现有技术，本发明中不再进行进一步的说明。