[发明专利]一种潜水起旋墩自调流竖井消能方法与装置

权利要求书

1.一种潜水起旋墩自调流竖井消能装置，包括：底部与水平泄洪洞连接的使洪水竖直下落的旋流竖井，所述的旋流竖井的顶端连接喇叭形堰下的小口端，所述的喇叭形堰上的大口端的外围绕旋流竖井中心轴线均匀布置多个起旋墩，所述的起旋墩的水平截面是细长的多边形，其特征在于，所述的多边形最长的边与喇叭形堰顶大口的圆周的切线成α≤15°夹角连接，所述的起旋墩在堰顶上的高度≤喇叭形堰顶最高水深的3/4。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的喇叭形堰的缩口坡的截面曲线为1/4椭圆曲线。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的起旋墩的墩数为4～9个。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的起旋墩水平截面形状的细长多边形是矩形连接楔形，所述的多边形的各个边的连接部位呈浑圆的连接。

5.使用上述装置的潜水起旋墩自调流竖井消能方法，其特征在于所述方法的步骤如下：

洪水水位低于起旋墩顶的工况：

水流流入各个相邻起旋墩之间；

在各个相邻起旋墩的导流作用下，水流以环形堰圆周切线与起旋墩之间夹角α的方向进入喇叭形堰；

水流流入喇叭形堰的缩口坡，在重力和起旋墩导向的共同作用下水流形成旋流水流，旋流水流沿缩口坡旋转下落；

旋流水流进入旋流竖井旋流下落，在旋流竖井上段中心轴周围形成旋流空腔；

旋流水流在旋流竖井中、下段形成环形水跃和气水混合体垫层进行强力的消能，水流继续下落转弯进入水平泄洪洞；

洪水水位高于起旋墩的工况，洪水水流分为没有漫过起旋墩的低层水流和漫过起旋墩的上层水流：

低层水流的状态：

低层水流流入各个相邻起旋墩之间；

在各个相邻起旋墩的导流作用下，低层水流以环形堰圆周切线与起旋墩之间夹角α的方向进入喇叭形堰；

上层水流的状态：

上层水流在接近起旋墩时，在低层旋流的拖曳下，上层水流做同步旋转运动，并以大于环形堰圆周切线与起旋墩之间夹角α的角度流入喇叭形堰；

低层水流和上层水流流入喇叭形堰的缩口坡，在重力和起旋墩导向的共同作用水流形成旋流水流，旋流水流沿缩口坡旋转下落；

旋流水流进入旋流竖井旋流下落，在旋流竖井上段中心轴周围形成旋流空腔；

旋流水流在旋流竖井中、下段形成环形水跃和气水混合体垫层进行强力的消能，水流继续下落转弯进入水平泄洪洞。