[发明专利]一种改善水流流态的旋流泄洪洞

说明书

本发明提供一种改善水流流态的旋流泄洪洞，包括引水洞、过渡段、涡室、竖井、消力池、隔水板和导流洞，所述的过渡段上游与引水洞连接，引水洞上游连接有泄水闸室；所述的过渡段下游与涡室连接，所述的涡室下端通过竖井连接段与竖井连接，所述的消力池位于竖井底端，所述的涡室直径大于竖井直径，竖井直径大于消力池直径；所述的竖井下部通过连接段与导流洞连通，导流洞一端进行了封堵；所述的隔水板设在连接段末端。本发明中，引水洞到涡室的过度段形成坡度，可以引起进入涡室水流流速的增加。本发明通过连接段末端的隔水板改变流态，使水流规则性的流入导流洞，这样保证导流洞内壁不会被过度水流冲蚀，提高了导流洞的使用寿命。

技术领域

本发明属于水利水电工程的旋流消能技术领域，具体涉及一种改善水流流态的旋流泄洪洞。

背景技术

高堆石坝在施工期间一般采用隧洞导流，故常需要修建大断面的导流隧洞，导流洞的造价往往比较高，如何合理地利用导流洞后期改建为永久性的泄洪洞，达到一洞多用的目的，是降低工程造价及解决枢纽布置困难的一个发展方向。据《世界大坝导流洞兼用实例汇编》收集的116例导流洞兼用实例，50%以上的导流洞改建成了泄洪洞，20%改建成为发电引水洞或尾水洞，另外还有的改建为灌溉洞、放空洞或其它多用途隧洞。在改建为泄洪洞的实例中，又有大约70%以上的泄洪洞是以“龙抬头”型式与导流洞结合利用的。“龙抬头”泄洪洞存在交叉段的大断面洞室施工、流速高易发生气蚀破坏、隧洞出口高程低而下游水位高，消能有一定难度，下游消能区冲淤变化大、泄洪雾化及工程投资大等问题。

当枢纽区地形地质条件和导流洞的布置合适时，导流洞可改建为旋流泄洪洞。旋流消能工作原理是利用水流旋转运动将水能大部分消耗在流道内部，仅使部分能量传递至下游，其具有消能率高、结构简单、布置灵活、易于通风掺气等优点。竖井式旋流泄洪洞具有结构简单、适用水头范围广、消能率高等特点，是近30年来国内外研究的重点型式。但是依据工程实践经验及研究进展，现有的竖井旋流泄洪洞由于旋转水流的离心力及其重力，往往容易在竖井底部形成不规则的流态，不利于导流洞稳定，而且随着水头与流量的增加，竖井旋流泄洪洞出现涡室水流上升高度较大，不利于水流形态，也不利于控制工程投资。

发明内容

为了克服现有竖井旋流泄洪洞出现涡室水流上升高度较大，不利于水流形态的问题，本发明提供一种改善水流流态的旋流泄洪洞，本发明通过连接段末端的隔水板改变流态，使水流规则性的流入导流洞，这样保证导流洞内壁不会被过度水流冲蚀，提高了导流洞的使用寿命。

本发明采用的技术方案为：

一种改善水流流态的旋流泄洪洞，包括引水洞、过渡段、涡室、竖井、消力池、隔水板和导流洞，所述的过渡段上游与引水洞连接，引水洞上游连接有泄水闸室；所述的过渡段下游与涡室连接，所述的涡室下端通过竖井连接段与竖井连接，所述的消力池位于竖井底端，所述的涡室直径大于竖井直径，竖井直径大于消力池直径；所述的竖井下部通过连接段与导流洞连通，导流洞一端进行了封堵；所述的隔水板设在连接段末端。

所述的过渡段内设有分水隔墙。

所述的过渡段包括由底板、侧墙一、侧墙二和顶拱组成，所述的侧墙一和侧墙二一外一内竖直设在底板和顶拱之间，所述的底板倾斜设置，侧墙一布置在远离涡室侧，侧墙二布置在靠近涡室侧，其高度均由引水洞的侧墙过渡到涡室的墙高；侧墙一和侧墙二顺水流向分别包括直线段和弧形段，侧墙一、侧墙二的弧形段均与涡室侧壁连接；所述的底板坡比为1：n1,n1取1~10，起坡点距离涡室中心线距离为L1，L1取涡室直径的2~7倍；所述的顶拱包括直线段和斜坡段，其斜坡段坡比为1：n2,n2取0.5~5；底板宽度与引水洞宽相同；分水隔墙布置在过渡段的底板上，靠近过渡段的侧墙二布置。