[发明专利]折线进口型洞塞消能工

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程中使用的消能设施，特别涉及一种用于有压泄洪洞消能的洞塞消能工。

背景技术

Samuel O.Russell等在1967年公开了一种利用水流的突缩突扩造成水头损失进行消能的方法(参见Samuel O.Russell，James W.Ball.Sudden-enlargement energy dissipator for Mica dam.Journal of the hydraulics division ASCE，7(1967)：41～56)，此种结构的消能工结构复杂，施工工程量大，只适用于运行水头低、运行流量小的工程，当水头超过100m后，消能工本身易空蚀破坏。

中国专利ZL200610021207.2公开了一种洞塞消能工，所述洞塞消能工包括台阶洞塞和收缩洞塞，虽然较好地解决了高水头下泄洪洞内的消能问题，但当洞塞前的水流空化数较小时(即洞塞进口前压力小、流速大的情况)，其洞塞进口处容易空化，从而造成洞塞本身的破坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的洞塞消能工，以提高洞塞进口的抗空化性能，延长使用寿命，使大流量、高水头泄洪洞的消能效果更好。

本发明针对洞塞消能工进口段易空化的问题，设计了一种用于有压泄洪洞的折线进口型洞塞消能工。所述折线进口型洞塞消能工由洞塞基体和洞塞基体内所设置的过流孔组成，其过流孔由两个前端大于后端且锥度不同的收缩圆锥台形孔连接而成，在前的收缩圆锥台形孔的出口是在后的收缩圆锥台形孔的进口。

本发明通过实验、理论分析和数值模拟方法对洞塞的进口直径、出口直径和长度进行了优选，洞塞的总长L₀＝0.6D₀～2.5D₀，在前的收缩圆锥台形孔的进口直径D₁＝0.6D₀～1.0D₀，在前的收缩圆锥台形孔的进口直径D₁与其出口直径D₂之比为D₁/D₂＝1.05～1.3，在前的收缩圆锥台形孔的长度L₁＝0.1L₀～0.4L₀，在后的收缩圆锥台形孔的进口直径D₂与其出口直径D₃之比为D₂/D₃＝1.05～1.4，所述各式中的D₀为泄洪洞的洞径。本发明所述折线进口型洞塞消能工用常规混凝土制作。

本发明所述折线进口型洞塞消能工在有压泄洪洞消能中应用，使用时，将至少一个折线进口型洞塞消能工设置在有压泄洪洞的下平段。当所述折线进口型洞塞消能工至少为两个时(即使用两级或两级以上消能时)，相邻消能工之间的间距至少为2D₀，所述D₀为泄洪洞的洞径。

本发明具有以下有益效果：

1、抗空化性能好，实验表明在实施例4所述大流量，高水头工作条件下，三级折线进口型洞塞消能工的各处均没有产生空化。而在相同的工作条件下，采用中国专利ZL200610021207.2所述的洞塞消能工，洞塞进口出现了弱空化。

2、能适应大流量，高水头工作条件，如实施例4中的上游水位为1845m，下游水位为1705m，水头为140m，该水位下的泄流量为1480m³/s。

3、消能效果好，例如实施例4中，第一个折线进口型洞塞消能工前的测压管水头为1763m(指高程，下同)，经过三级折线进口型洞塞消能工消能后，测压管水头降为1722m，消掉了41m的水头，三级折线进口型洞塞消能工的消能率达28.3％。

4、由于制作材料为常规混凝土，因而造价低廉。

5、结构简单，因而便于制作。

6、直接在泄洪洞内施工，无需大规模挖、填方，因而施工方便。

附图说明

图1是本发明所述折线进口型洞塞消能工的一种结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是在某大型电站的泄洪洞使用三级折线进口型洞塞消能工的一种布置示意图，该图还表明了所述洞塞消能工与泄洪洞的组装方式。

图中，1-洞塞基体、2-在前的收缩圆锥台形孔、3-在后的收缩圆锥台形孔、4-泄洪洞、5-第一级折线进口型洞塞消能工、6-第二级折线进口型洞塞消能工、7-第三级折线进口型洞塞消能工。

具体实施方式