[实用新型]竖井旋流底部消能箱

说明书

本实用新型提供了一种竖井旋流底部消能箱，包括竖井、消能井，还包括第一道消力坎和第二道消力坎，消能井、第一道消力坎和第二道消力坎沿水流方向依次设置在退水洞内，竖井底部与退水洞相通，所述消能井位于竖井正下方，消能井的顶部与退水洞底板平齐且两者相通，消能井为倒圆台形且与竖井同心。这种竖井旋流底部消能箱，消能井呈倒圆台形，可有效分散竖井水流的冲击力，第一道消力坎可增大坎前的水深，减小竖井水流对坎前底板的脉动压力及冲击力；第二道消力坎可进一步提高消能率，使竖井水流与退水洞水流平顺连接。其体型简单，易于施工，无论是高水位还是低水位，均能形成稳定的淹没水跃，水面波动小，水流掺气充分，下游雾化小、消能率高。

技术领域

本实用新型属于水流消能技术领域，具体涉及一种竖井旋流底部消能箱。

背景技术

近年来，为了降低工程造价，许多工程将导流洞改建为永久泄洪洞，其中采用旋流式内消能工，可以使衬砌工程简化，降低工程造价，加快施工进度，减轻隧洞出口的冲刷和雾化现象，是一种适于深山峡谷中高水头、大流量的新型消能措施，是高坝施工导流洞改建为泄洪洞的可行方案。旋流泄洪洞视其旋转水流发生的位置，可分为竖井旋流消能和水平旋流消能，其原理均利用旋转水流的离心力，形成空腔，增大洞壁压力和水力摩阻，延长流程，达到防止空蚀和消能的目的。

竖井旋流消能通常主要靠底部的水垫和水流在竖井内的旋转消能，当竖井底部水深增大时，水流对竖井底部的冲击压力减小，消能率降低，当竖井底部水深较浅时，消能率提高，但水流对竖井底部的冲击压力增大。为了使水流由竖井旋流平顺过渡到退水洞内，通常要对退水洞与竖井连接段进行改造，形成局部短有压出流，改造段较长，体型较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种竖井旋流底部消能箱，可减小退水洞的流速，提高消能率，降低施工难度和工程量。

本实用新型的技术方案如下：

竖井旋流底部消能箱，包括竖井、消能井，还包括第一道消力坎和第二道消力坎，所述消能井、第一道消力坎和第二道消力坎沿水流方向依次设置在退水洞内，所述竖井底部与退水洞相通，所述消能井位于竖井正下方，所述消能井的顶部与退水洞底板平齐且两者相通，所述消能井为倒圆台形且与竖井同心。

所述第一道消力坎高于第二道消力坎，所述第一道消力坎和第二道消力坎的纵截面均为直角梯形，所述第一道消力坎和第二道消力坎的直立侧均为迎水面，斜坡均为背水面，斜坡的坡度为1:2。

所述竖井直径，式中：μ=1~1.25，Q_m为竖井旋流洞的最大泄流能力，m³/s；g为重力加速度。

所述消能井的顶部直径为竖井直径的1.8倍~退水洞5宽度的0.9倍，底部直径为竖井直径的1.1倍~1.3倍，所述消能井的高度为6m~10m。

所述第一道消力坎的高度为退水洞总高度的0.4倍~0.6倍，宽度与退水洞等宽，顶宽为1m；

所述第二道消力坎的高度为第一道消力坎高度的0.3倍~0.4倍，宽度与退水洞等宽，顶宽为1m。

所述消能井、竖井、第一道消力坎、第二道消力坎、退水洞均为钢筋混凝土结构。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种竖井旋流底部消能箱，消能井呈倒圆台形，可有效分散竖井水流的冲击力，第一道消力坎可增大坎前的水深，减小竖井水流对坎前底板的脉动压力及冲击力；第二道消力坎可进一步提高消能率，使竖井水流与退水洞水流平顺连接。

其体型简单，易于施工，无论是高水位还是低水位，两道消力坎前均能形成稳定的淹没水跃，且具有水面波动小，水流掺气充分，下游雾化小、消能率高的特点。