[实用新型]一种有压隧洞渐变段结构

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及有压泄水或引水隧洞，特别是有压泄水或引水隧洞的渐变段结构。

二、背景技术

在有压泄水或者引水隧洞中，渐变结构一般由进口段、出口段和渐变段组成，其中渐变段是进口段到出口段的过渡段。渐变段常常被用来在不同形状的隧洞过流断面之间起平顺连接的作用，通常包括两种型式，一种型式是由矩形过流断面过渡到圆形过流断面的渐变段；另一种型式是由圆形过流断面过渡到矩形过流断面的渐变段。渐变段在有压泄水或引水隧洞中得到广泛使用。

目前通常使用的渐变段结构是在矩形断面的四个转角处采用斜圆锥面将矩形断面或圆形断面逐渐过渡到圆形断面或矩形断面。如图1所示。在顺水流方向，这种采用斜圆锥面的渐变段表面存在一定的突变，对于高速泄水隧洞，容易造成冲蚀现象，引起隧洞衬砌的破坏；对于引水隧洞，则加大了水头损失，造成了更多的能量损耗。

三、实用新型内容

鉴于现有渐变段结构存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种在顺水流方向更加平顺地连接不同形状的隧洞渐变段结构。

为实现所述目的，本实用新型依据了如下的技术方案。

有压隧洞渐变段具有矩形口、圆形口以及置于两者之间的连接曲面，所述的曲面是由渐变段某断面上四段圆弧，首尾连接并且沿隧洞轴线方向连续变化、等比例缩放移动所形成。

将矩形口的四个顶点和四条边的四个中点，与将圆形口按比例分为八份后形成的八个节点之间，一一对应连接为直线；所述的渐变段某断面上四段圆弧，首尾连接后形成的连接点及每段圆弧的中点，均在上述的直线之间等比例缩放移动。

所述的矩形口是水流进口，圆形口是水流出口。

所述的矩形口是水流出口，圆形口是水流进口。

本实用新型的优越之处在于它在顺水流方向上更加平顺，对于高速泄水隧洞，能够减轻冲蚀现象的发生，尽可能地避免因冲蚀而引起的隧洞破坏情况的发生；对于引水隧洞，则可以减小水头损失，提供更多的水头用于发电或其它用途。

四、附图说明

附图1是渐变段矩形变圆形四个转角处采用斜圆锥面过渡的示意图。

附图2-1、附图2-2是渐变段矩形变圆形采用本实用新型结构的示意图。

附图3-1、附图3-2是渐变段圆形变矩形采用本实用新型结构的示意图。

五、具体实施方式

本实用新型的具体结构请参照附图1和附图2。有压隧洞渐变段具有矩形口1、圆形口2以及置于两者之间的连接曲面3，所述的曲面是由渐变段某断面上四段圆弧4，首尾连接并且沿隧洞轴线的方向连续变化、等比例缩放移动所形成。

对于矩形口1变圆形口3结构，通过合理的计算和设计，确定出渐变段的长度l₁、矩形口1断面的高度h₁、宽度b₁和中心位置O₁。圆形口2断面的半径r₁和中心位置O₂。在上述参数都确定后，渐变段横断面的具体做法如下：①将矩形口1四个顶点A、B、C、D及四条边各自的中点E作为矩形的八个节点，按照矩形两节点间线段长度所占周长比例，遵循一一对应的关系，做出圆形口的八个节点A₁、B₁、C₁、D₁、E₁；②将矩形口和圆形口的等分节点以直线段A-A₁、B-B₁、C-C₁、D-D₁、E-E₁一一对应连接；③对于连接节点的直线段按照横断面距离矩形口和圆形口的长度比例进行划分，确定每段圆弧的端点与中点；④如图1所示，三点定位一圆弧，共四个圆弧，即组成所需渐变段横断面；可以证明，横断面为轴对称图形。

类似地，对于圆形口2变矩形口1结构，通过合理的计算和设计，确定出渐变段的长度l₂、圆形口断面的半径r₂和中心位置O₂，矩形口断面的高度h₂、宽度b₂和中心位置O₁，在上述参数都确定后，按照前述类似步骤即可确定渐变段曲面。