[发明专利]倒虹吸进水口前池内水流流态的控制装置

说明书

本发明涉及一种倒虹吸进水口前池内水流流态的控制装置，包括沿水流方向顺次设置的平台段、握奇段、前池段，前池段与倒虹吸进口连通，还包括：扰流件，扰流件设置在握奇段上；整流件，整流件设置在前池段上。本申请提供的上述方案，通过扰流件和整流件的相互作用，可以消除低水位运行条件下出现的不稳定面流形态，保证不论在何种运行条件或变化过程中，水流自握奇段进入前池时流态稳定，气泡下潜量少且局限在握奇段末端的小范围浅层水体中，有效避免气泡进入倒虹吸管道中。

技术领域

本发明涉及输水工程技术领域，特别是涉及一种倒虹吸进水口前池内水流流态的控制装置。

背景技术

倒虹吸是大型输水工程中一种常见的结构形式，是渠道与道路、河流发生交叉或在渠道穿越山谷时经常采用的一种立交水工建筑物。受限于跨越目标河段的高程特点，倒虹吸段的最低点可能较其进出口低十几米甚至几十米，使得倒虹吸段的水流为有压流状态且往往承受较大的内压。倒虹吸进口段前池是倒虹吸水流的入流端，流态控制不好易导致气泡随水流进入倒虹吸中。受倒虹吸结构体型的特点，其不仅存在逆坡段，亦存在正坡段等。受其影响，气泡进入倒虹吸段后不易排出，相反易在倒虹吸管道中发生集聚，控制不当易发生气爆现象，不利于倒虹吸管道的安全。

为避免气泡进入倒虹吸段中，保证倒虹吸段的安全运行，在倒虹吸工程运行前充水时要严格控制充水速度，避免充水过快将气泡携入倒虹吸管道中。另外，在倒虹吸的进出口结构设计中，通常将进水口设置于一定的深度处且在运行过程中尽量保持高水位运行，以此保证进水口前的淹没水深，减少或避免气泡进入倒虹吸段的可能性。但在具体实践中，由于受当地地质条件、征地红线、经济性等多方面的制约，某些进水口的设置深度条件并不理想，特别是当需水量减少导致倒虹吸进水口前池的水位较低、水深较小时，流态控制不当，极易导致气泡进入倒虹吸管道中，影响倒虹吸的安全运行。

“平台段-握奇段-前池”组合结构是倒虹吸进口段一种常见的设计形式。在倒虹吸的正常运行过程中，受运行条件的变化，倒虹吸进水口前池的水位必然会出现上下变动。特别是当倒虹吸进水口前池水位较低时，下泄水流沿握奇段表面出流后易在前池中形成表面流动形态，水面波动剧烈且极易引起气泡卷吸下潜并进入倒虹吸的现象。

目前，现有的“平台段-握奇段-前池”组合结构并不能良好地控制前池内水流气泡卷吸下潜并进入倒虹吸的现象，易对输水工程安全造成不良影响。

发明内容

基于此，有必要针对现有的倒虹吸进口段结构不能良好地控制前池内气泡卷吸下潜并进入倒虹吸的问题，提供一种倒虹吸进水口前池内水流流态的控制装置。

本发明提供了一种倒虹吸进水口前池内水流流态的控制装置，包括沿水流方向顺次设置的平台段、握奇段、前池段，所述前池段与倒虹吸进口连通，还包括：

扰流件，所述扰流件设置在所述握奇段上；

整流件，所述整流件设置在所述前池段上。

在其中一个实施例中，所述扰流件的末端距离所述握奇段起点间的水平长度l为所述握奇段水平长度L的1/4～1/3；

所述扰流件末端跌坎高度h大于等于所述扰流件末端跌坎底部到所述平台段底部距离D的1/2，且所述h≥0.4m。

在其中一个实施例中，所述扰流件末端高程低于平台段的底部高程Z_p，其中，Z_p为平台段底部平面与水准基面的相对高差。

在其中一个实施例中，所述扰流件沿垂直于水流方向的宽度大于等于0.5m，且所述扰流件沿垂直于水流方向的宽度小于等于1m。

在其中一个实施例中，所述扰流件沿水流方向的前端或者侧壁上设置有补气孔。

在其中一个实施例中，在所述握奇段内的流道沿垂直于水流方向为等宽型或预设角度对称收缩型，所述扰流件设置在所述流道的两侧。