一种旋流竖井的制作方法

1.本实用新型涉及水利消能泄洪结构技术领域，具体地指一种旋流竖井。


背景技术：

2.旋流竖井消能作为一种较为新型的消能工程设施，由于其属于一种内消能结构，消能水雾和冲坑局限于结构内部，对周边环境的影响很小，消能效率高，近年在水利工程中得到推广应用。
3.如专利号为“cn214530560u”的名为“一种泄洪洞旋流竖井消能结构”的中国实用新型专利，该专利保护一种旋流竖井结构，该结构的闸室的一侧接通上平段，上平段靠近涡室段的管体内连接有安装板，安装板内设有环形阵列分布的橡胶板，收缩段的管体两端，竖井段上设置有消能水垫机构，消能水垫机构由收缩段、和直筒段接头及突扩环板构成，竖井段与压坡段的连接处设有转动连接的缓冲板。该结构利用带有橡胶板的安装板来初步缓解水流的冲击压力，在竖井段壁面处设置消能水垫机构，从而在收缩段形成密实的水体，形成消能水垫，避免整个竖井段的空蚀空化及冲击破坏，提高消能率，并在竖井段与压坡段的连接处设置带有压缩弹簧的缓冲板，以进一步减少水流对底部管体位置的冲击。虽然这种结构能够有效对进入水流进行消能，但是由于该竖井段的底部与压坡段之间存在一定的高差，如果水流中有一定的泥沙，泥沙可能就会聚集在竖井段的底部，这部分聚集的泥沙很难通过竖井段的水流冲走，而且待泥沙聚集得越来越多，泥沙会对橡胶板产生阻碍作用，严重影响整个消能结构的使用。
4.另外，也有另外的竖井底部结构，如专利号为“cn107044112a”的名为“掺气消能与防气爆泄洪装置及其泄洪方法”的中国发明专利，该专利保护的泄洪装置，该装置包括连接段、通气孔、涡室、竖井、竖缝、消能箱、排洪支洞、排气孔、集气室、横板、泄洪主洞；竖井顶端连通涡室，涡室顶端设有通气孔，涡室侧面连通连接段，竖井底部与水平消能箱相贯连通，竖井底部与水平消能箱的衔接处有竖缝，消能箱、排洪支洞、泄洪主洞依次相贯连通，排洪支洞沿程垂直连通集气室，集气室顶部连通排气孔。该装置的泄洪方法采用竖井向排洪支洞的过渡连接形式采用旋流竖井和竖缝消能箱联合消能技术，排洪支洞与排气井的连接形式采用集气室和横板联合排气技术，解决了流水到达排洪支洞时流态不稳定，气水不分离，泥土堵塞集气室的问题。该装置中的竖井与消能箱平滑过渡，竖井底部与消能箱底部是倾斜的结构，竖井底部低于消能箱底部形成沟槽式，实际上还是存在积沙的问题。各种粒径的砂石或垃圾一旦随水流进入旋流竖井后，尤其是较大粒径的，在井底消能坑内左冲右突难以随水流顺利排出，运行期内也很难有机会进入井底坑疏挖清除，造成砂石在高速水流裹挟下对井底造成持续磨蚀。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种旋流竖井。
6.本实用新型的技术方案为：一种旋流竖井，包括水平进水段，还包括，
7.旋流竖井段，所述旋流竖井段沿竖向布置，上端连通水平进水段；
8.井底束窄段，所述井底束窄段是上端过流面积大于下端过流面积的竖向通道结构，井底束窄段的上端连通旋流竖井段的下端；
9.井底段，所述井底段是沿水平方向布置的圆筒状结构，井底段的上端同井底束窄段的下端连通；
10.水平出水段，所述水平出水段一端连通井底段并与井底段光滑衔接过渡，水平出水段与井底段衔接的一端不高于井底段出口。
11.进一步的所述井底束窄段内的过流通道是由井底段的圆形横断面过渡到横截面呈长方形的通道结构，井底束窄段内的过流通道上端宽度大于下端宽度。
12.进一步的所述井底束窄段的下端出口与井底段竖向侧部的切线方向重合。
13.进一步的所述水平出水段包括，
14.连接段，所述连接段为中空筒状结构，连接段一端连通井底段；
15.水平倾斜段，所述水平倾斜段一端连通连接段另一端，水平倾斜段底部与连接段、井底段形成沿井底段至水平倾斜段高程逐渐降低的倾斜坡面结构，水平倾斜段内设置有迫使水流向下流出的压坡结构。
16.进一步的所述压坡结构包括固定在水平倾斜段内侧顶部的压坡体；所述压坡体是靠近连接段一端薄、远离连接段一端厚的底面沿竖向倾斜的凸起块状结构。
17.进一步的所述水平倾斜段在压坡体下游位置设置有通气孔。
18.进一步的所述水平倾斜段内侧是顶部为圆弧形穹顶、两侧和底部为平面的过流通道结构。
19.进一步的所述旋流竖井段包括，
20.旋流段，所述旋流段内侧是上大下小的锥形过流通道，旋流段的上端连通水平进水段；
21.衔接段，所述衔接段是中空的圆柱形结构，衔接段的上端连通旋流段的下端，下端连通井底束窄段。
22.本实用新型的优点有：1、本实用新型通过在旋流竖井段和井底段之间设置井底束窄段，利用井底束窄段使进入到井底段的水体因断面减小出流受阻而在井内壅高，形成一定深度的具有消能作用的水垫，使得上部进入井底的水流在水垫内充分消能，而井底段为圆筒形结构，井底段与水平出水段光滑衔接，不存在沟槽积存砂石的问题，本实用新型具有良好的消能和冲砂的效果；
23.2、本实用新型将井底束窄段设计为扁平的过流通道结构，能够方便调整井底束窄段出水的方向，进一步增加消能的效果；
24.3、本实用新型的井底束窄段的出口与井底段竖向侧部的切线方向重合，使水流从井底束窄段进入到井底段后绕井底段的轴线旋转，水流旋转切入能够进一步对其进行消能，降低流速，旋转水流冲击井底段能够使水流中的砂石不能存集在井底段，具有良好的冲砂效果；
25.4、本实用新型的水平出水段包括连接段和水平倾斜段，井底段、连接段和水平倾斜段形成倾斜的坡面结构，从井底段流出的水流沿坡面冲击而下，使得落入井底的砂石，无论粒径大小，均可随水流顺利排水，从根本上避免了砂石在井底的蓄积可能性，大幅延长了
井底的抗冲耐磨服役时间；
26.5、本实用新型在水平倾斜段的内侧顶部设置压坡体，压坡体能够使从水平倾斜段流出的水流向下流出；
27.6、本实用新型在水平倾斜段位于压坡体的下游位置设置通气孔，避免在水平倾斜段内形成负压，以确保下游隧洞充分通气并保持为无压明流隧洞；
28.7、本实用新型的水平倾斜段内侧是顶部为圆弧形穹顶、两侧和底部为平面的过流通道结构，方便水流流动，内侧端面平直，方便水流冲击泥沙，不会出现泥沙集聚的问题；
29.8、本实用新型的旋流竖井段包括旋流段和衔接段，旋流段上大下小，能够进一步提高水流流速，使进入到井底段前，对水流流速进行提升，提升冲砂效果。
30.本实用新型结构简单，水流消能效果好，不会在井底集聚泥沙，无论砂石粒径大小，均可随水流顺利排水，从根本上避免了砂石在井底的蓄积可能性，大幅延长了井底的抗冲耐磨服役时间。
附图说明
31.图1：本实用新型旋流竖井结构轴视图；
32.图2：本实用新型旋流竖井结构水流流动示意图；
33.图3：本实用新型旋流竖井主视图；
34.图4：本实用新型的图3中的a-a视图；
35.图5：本实用新型的图3中的b-b视图；
36.图6：本实用新型的图3中的c-c视图；
37.图7：本实用新型的图3中的d-d视图；
38.其中：1—水平进水段；2—井底束窄段；3—井底段；4—连接段； 5—水平倾斜段；6—压坡体；7—通气孔；8—旋流段；9—衔接段。
具体实施方式
39.下面详细描述本实用新型的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
43.如图1～7所示，本实施例涉及一种旋流竖井，主要涉及旋流竖井井底部分，本实施
例的旋流竖井井底部分具有良好的消能和冲砂效果，解决了传统旋流井井底部分集聚泥沙的问题。具体的本实施例的旋流竖井包括水平进水段1和旋流竖井段、水平出水段。
44.旋流竖井段包括旋流段8和衔接段9，旋流段8内侧是上大下小的锥形过流通道，旋流段8的上端连通水平进水段1。水流从水平进水段1进入到旋流段8后，沿旋流段8的侧壁旋转而下，旋流段8的下端为收束结构，能够使水流汇集，使水流撞击产生一定的消能效果，另外可以提升水流流速，提高后续冲砂的效果。衔接段9是中空的圆柱形结构，如图5所示，衔接段9的上端连通旋流段8的下端，下端连通井底束窄段2。
45.本实施例的井底束窄段2是衔接旋流竖井段和井底段3的过渡结构，井底束窄段2是收束结构，井底束窄段2内的过流通道是由井底段3的圆形断面过渡为横截面呈长方形的通道结构，井底束窄段2内的过流通道上端宽度大于下端宽度。井底束窄段2内的过流通道整体呈扁平结构，能够调整从旋流竖井段流出水流的方向，使井底束窄段 2流出的水流与井底段3的竖向侧部切线方向重合。使井底束窄段2 使井底水体因断面减小出流受阻而在井内壅高，形成一定深度的具有消能作用的水垫，使得上部进入井底的水流在水垫内充分消能。
46.如图4所示，本实施例的井底段3是沿水平方向布置的圆筒状结构，井底段3的上端同井底束窄段2的下端连通。井底束窄段2的下端出口与井底段3竖向侧部的切线方向重合，这样从井底束窄段2流出的水流就可以沿井底段3的竖向侧部切线方向进入到井底段3内，在井底段3内旋转，产生良好的消能和冲砂效果。
47.本实施例的水平出水段包括连接段4和水平倾斜段5，如图2、3、 6所示，连接段4为中空筒状结构，连接段4一端连通井底段3，连接段4内腔为从井底段3的圆形横断面过渡为倾斜段5的城门洞形断面结构，底面与井底段3出口光滑过渡衔接，且底面低于井底段3底部形成倾斜坡面。水平倾斜段5一端连通连接段4另一端，水平倾斜段5底部与连接段4、井底段3形成沿井底段3至水平倾斜段5高程逐渐降低的倾斜坡面结构，倾斜坡面结构便于泥沙流动，不会集聚在水平倾斜段5内。同时，如图7所示，水平倾斜段5内侧是顶部为圆弧形穹顶、两侧和底部为平面的过流通道结构，这样的平直端面结构方便水流和泥沙的快速流动，不会集聚泥沙。
48.另外，水平倾斜段5内设置有迫使水流向下流出的压坡结构。如图2所示，压坡结构包括固定在水平倾斜段5内侧顶部的压坡体6，压坡体6是靠近连接段4一端薄、远离连接段4一端厚的底面沿竖向倾斜的凸起块状结构。流经水平倾斜段5的水流冲击到压坡体6上会改变入射方向，迫使水流向下流动。
49.如图1～2所示，水平倾斜段5在压坡体6下游位置设置有通气孔 7，避免在水平倾斜段5内形成负压，影响水流流动。
50.实际应用时，水流从水平进水段1进入到旋流竖井段，水流在旋流段8旋转，而后跌入连接段4内，然后进入到井底束窄段2，水流收束，沿井底段3的切线方向进入到井底段3内，在井底段3内旋转，然后通过连接段4和水平倾斜段5流出。
51.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要
求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。