一种用于进水口前的浮网消涡方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利工程技术领域，特别涉及一种用于进水口前的浮网消涡方法。
【背景技术】
[0002]水利工程建筑物进水口前的立轴旋涡，即自由水面旋涡在水电站引水管道、导流隧洞、溢洪道、大型水栗等进水口前时有发生。立轴旋涡的存在，将恶化进水口流态，降低过流能力、降低机组效率、加剧水流脉动、卷吸漂浮物并堵塞或损坏拦污栅等，给水利工程建筑物和机电设备带来严重的危害，造成巨大的经济损失。
[0003]研究表明:立轴旋涡的诱发主要受边界条件的影响，有效的解决途径是改善进水口水流、地形和进口型式等边界条件。因此，要避免立轴旋涡现象对进水口正常运行的影响，需提前研究、分析和预测立轴旋涡发生的可能，然后在工程修建前采取较为合适的消涡措施，如:优化进水口附近边界条件、增设消涡工等。但是，就目前的研究水平，预测进水口前立轴旋涡，还是一个没有解决的难题。由于旋涡的比尺效应，在模型试验中成功消除了立轴旋涡，这不能保证在实际工程中就一定能得到有效控制和消除。实际面临的问题是:在工程修建、运行前，很难预测进水口前是否会存在立轴旋涡现象，可能发生在哪些水位、流量工况等。目前常用的消涡工，如:消涡梁、消涡隔板等辅助结构，其技术方案是在进水口上方设置栅粱、消涡隔板以阻止旋涡产生，这种做法对于水深较大的进水口较为合适。所述消涡梁、隔板一般设置在最低水位附近或进水口顶端，消涡梁与消涡梁之间或隔板与隔板之间的间距要适当，太窄或太宽，都起不到防止消涡的作用。因此，要实现消涡梁、消涡隔板的消涡效果，设计时仔细研究、准确预测进水口的水力情况是关键，而这个问题目前也还难以解决，且消涡工一般都是在工程修建前设计布置好。因此，要考虑采用的消涡措施是否必要、有效等问题;但在工程投入运行前往往难以鉴定，而在工程投入运行后，再采取补救措施其操作难度大，甚至难以实现。
[0004]申请号201320293140.3的实用新型专利公开了一种进水塔消涡结构，主要由竖向消涡板和水平消涡板构成，竖向消涡板和水平消涡板均设置在进水塔上游塔壁进水口以上部分，且成网格状分布。该实用新型结构简单，工程量小，并且施工和运行管理都较为方便，可广泛用于水利、水电工程泄水和引水建筑物中。但实现该设计需要具有一定强度的水下建筑物，建成后若再修改，工程量大、成本高昂，并且也难以实现。
【发明内容】
[0005]本发明的目的正是为克服现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种用于进水口前的浮网消涡方法。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用由以下的技术措施构成的技术方案来实现的。
[0007]本发明所述一种用于进水口前的浮网消涡方法，包括以下步骤:
[0008](I)首先通过目测观察到进水口前发生较为强烈、稳定的串通吸气旋涡的水位，同时确定该立轴旋涡在进水口前发生的位置以及其直径大小；
[0009](2)根据步骤(I)目测观察确定出的立轴旋涡直径大小，制作出边长L= (3.0?5.0)D&ax的浮网，其中DftaxS立轴旋涡的最大直径；
[0010](3)根据步骤(I)目测观察确定出的立轴旋涡在进水口前发生的位置，从而确定步骤(2)所制作的浮网在进水口前水面的消涡安装位置；
[0011](4)将步骤(2)所述制作的浮网安装固定在步骤(3)所述确定的在进水口前立轴旋涡发生的水面位置。
[0012]上述方案中，所述浮网为“米”字型网状结构，或采用其他型式的网状结构，浮网边沿还设有拉绳，浮网使用材质采用成熟产品泳道线制成。
[0013]上述方案中，所述浮网在进水口前的安装固定方式是根据进水口附近水工建筑物的实际布置情况，采用向周围拉绳固定。
[0014]本发明与现有技术相比具有以下特点和有益技术效果:
[0015]1、本发明采用的浮网消涡方法，可根据实际情况将消涡浮网安装于进水口前的立轴旋涡处，此种方法能够直接破坏诱发立轴旋涡发生的边界条件，改善进水口水流条件，并有效的消除立轴旋涡。
[0016]2、本发明采用的浮网消涡方法与现有技术增设消涡梁、消涡隔板等方法相比，最突出的特点是根据在工程运行时发现进水口前有立轴旋涡后，再根据实际情况制作消涡浮网，以及根据旋涡发生的位置来安装消涡浮网，具有很强的针对性。
[0017]3、目前现有的消涡设施多为永久性的建筑物，且在运行前期已固定在进水口附近，后期运行时不便于维修和修改。本发明采用的浮网消涡方法，因为浮网本身具有很强的灵活性，可针对立轴旋涡发生的大小和位置制作、安装相应的消涡浮网。
[0018]4、本发明采用的浮网消涡方法，浮网采用性能稳定的成熟产品泳道线连接而成，其结构简单、工程量小、投资少、效益高、方便可行，具有很强的实用范围和使用价值，有利于推广应用。
【附图说明】
[0019]图1是所述进水口中发生的立轴旋涡的示意图；
[0020]图2是本发明所述一种用于进水口前的浮网消涡方法的浮网结构示意图。
[0021 ]图中，1-立轴旋涡、2-浮网、3-拉绳。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图并用具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它仅用于对本发明的一些具体的实施方式的说明，而不应理解为是对本发明保护范围的任何限定。
[0023]实施例1
[0024]图2是本发明的浮网结构示意图，为“米”字型网状结构，边沿设有拉绳，浮网2的内部及边框材料都采用泳道线连接而成。
[0025]本实施例采用此浮网消涡方法，拟用于某工程导流隧洞的进水口，所应用的导流隧洞进水口断面为宽2.80m、高3.60m的城门洞型，其中:直墙高2.80m、矢高0.80m，进水口底板高程857.50m;后面接长262.45m的城门洞型隧洞，洞径2.80mX 3.60m(宽X高)。
[0026]本实施例所述一种用于进水口前的浮网消涡方法，具体步骤如下:
[0027](I)通过室外模型试验观测表明，当水库水位在872.0Om附近时进水口前出现串通吸气立轴旋涡I，模型观测到立轴旋涡I最大直径约3.0cm;
[0028](2)根据目测观察确定出的立轴旋涡I直径大小，取立轴旋涡I的最大直径D&ax =3.0cm，根据“米”字型浮网2边长L=(3.0?5.0)D&ax，由该公式可以算出浮网2边长L取值范围为9.0cm?15.0cm，通过综合分析，在本模型试验中取浮网2边长L= 15.0cm ；
[0029](3)根据目测观察确定出的立轴旋涡I在进水口前发生的位置，从而确定浮网2在进水口前水面的消涡安装位置；
[0030](4)将步骤2所述制作的浮网4安装固定在步骤3所述确定的进水口前发生立轴旋涡I的水面位置。
[0031]本实施例中，浮网4在进水口前的安装固定方式是根据导流隧洞进水口附近的实际布置情况向周围通过拉绳3固定。
[0032]实施例2
[0033]本发明的另一种实施例，是将“米”字型浮网2替换为正六边型浮网，由公式L=(3.0?5.0)D&ax可以算出浮网边长L取值范围为9.0cm?15.0cm，本实施例中取浮网边长L=9.0cm，其中Dftax为立轴旋涡的最大直径，其他操作步骤和实验条件与实施例1相同。
【主权项】
1.一种用于进水口前的浮网消涡方法，其特征在于包括以下步骤: ①通过目测观察到进水口前发生较为强烈、稳定的串通吸气旋涡(I)的水位，同时确定该立轴旋涡(I)在进水口前发生的位置以及直径大小； ②根据目测观察确定出的立轴旋涡(I)直径大小，制作出其边长L=(3.0?5.0)I>&ax的浮网(2)，其中Dftax为立轴旋涡(I)的最大直径； ③根据目测观察确定出的立轴旋涡(I)在进水口前发生的位置，从而确定所制作的浮网(2)在进水口前水面的消涡安装位置； ④将步骤②所制作的浮网(2)安装固定在步骤③所确定的浮网(2)在进水口前立轴旋涡发生的水面位置。2.根据权利要求1所述一种用于进水口前的浮网消涡方法，其特征在于所述浮网(2)为“米”字型网状结构。3.根据权利要求1或2所述一种用于进水口前的浮网消涡方法，其特征在于所述浮网(2)边沿还设有拉绳(3)。4.根据权利要求3所述一种用于进水口前的浮网消涡方法，其特征在于所述浮网(2)在进水口前的安装固定方式是根据进水口附近水工建筑物的布置情况，采用向周围通过拉绳(3)固定。
【专利摘要】本发明涉及一种用于进水口前的浮网消涡方法，包括以下步骤：(1)首先通过目测观察到进水口前发生较为强烈、稳定的串通吸气旋涡的水位，同时确定该立轴旋涡在进水口前发生的位置以及其直径大小；(2)根据步骤(1)目测观察确定出的立轴旋涡直径大小，制作出边长L＝(3.0～5.0)D涡max的浮网；(3)根据步骤(1)目测观察确定出的立轴旋涡在进水口前发生的位置，从而确定步骤(2)所制作的浮网在进水口前水面的消涡安装位置；(4)将步骤(2)所述制作的浮网固定安装在步骤(3)所述确定的在进水口前发生立轴旋涡的水面位置。本发明最突出的特点是根据在工程运行时发现进水口前有立轴旋涡后，再根据实际情况制作消涡浮网，以及根据旋涡发生的位置来安装消涡浮网，具有很强的针对性。
【IPC分类】E02B8/06
【公开号】CN105544474
【申请号】CN201510915967
【发明人】陈云良, 赵琼, 王波, 杨华, 杨秀玲
【申请人】四川大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月10日