本发明专利技术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。本发明专利技术中，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。本发明专利技术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。提高了导流洞的使用寿命。提高了导流洞的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种改善水流流态的旋流泄洪洞
[0001]本专利技术属于水利水电工程的旋流消能
，具体涉及一种改善水流流态的旋流泄洪洞。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]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，本专利技术提供一种改善水流流态的旋流泄洪洞，本专利技术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。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：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。
[0006]所述的过渡段内设有分水隔墙。
[0007]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。
[0008]所述的分水隔墙其断面形状呈三角形状；分水隔墙包括迎水面、背水面、侧面一和侧面二，所述的迎水面由圆弧组成，半径R1取（1/30~1/10）D，圆环角度取0~90
°
；背水面由直线段组成，其宽度a2，取（1/5~1/2）D，其与过渡段的侧墙一距离a1，取（1/3~4/5）D；侧面一靠近过渡段的侧墙一，侧面二靠近过渡段的侧墙二，侧面一和侧面二起始点分别为迎水面圆弧的两个末端，终点分别为背水面直线段两端点；分水隔墙背水面距离涡室为L3，L3取（0.5~5）R,其中， R为涡室半径；分水隔墙顺水流长为L2，L2取（0.5~5）D；上述D均为引水洞宽度。
[0009]所述的隔水板上设有多个分水孔。
[0010]所述的连接段包括竖直段、圆弧段和斜坡段，所述的竖直段与斜坡段通过圆弧段连接；所述的竖直段上端与竖井下部连接，所述的斜坡段末端与导流洞连接；所述的竖直段长b1为（1~3）D1，圆弧段的弧长为b2，其弧长角度为60
°
~90
°
，圆弧段的圆弧半径R2为（0.5~2）D1；斜坡段长b3为（0.1~5）D1、斜坡段的坡比为1：n,n取1~20，上述D1为导流洞宽度。
[0011]所述隔水板为混凝土或钢衬混凝土结构，隔水板宽度与导流洞洞宽相同，隔水板高度h1为导流洞洞高的0.2~0.8倍。
[0012]所述的消力池深度为导流洞宽度的0.05~0.5倍。
[0013]所述的竖井连接段为上大下小的空心柱体结构，上端内径与涡室直径相同，下端内径与竖井直径相同。
[0014]所述的涡室上设有通气孔。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术中，水流经过渡段和分水隔墙，涡室内旋转水流厚度增加，水面爬高大幅度降低，而且涡室内旋转水流的水面高差也被减小，可以改善水流流态，水流从涡室到消力池直径依次减小，增加了水流速度，此时水流流态混乱，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。
[0016]以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术结构示意图。
[0018]图2为图1中A
‑
A剖视图。
[0019]图3为图1中B
‑
B剖视图。
[0020]图中，附图标记为：1、引水洞；2、涡室；3、过渡段；4、分水隔墙；5、底板；6、顶拱；7、侧墙一；8、侧墙二；9、通气孔；10、竖井；11、竖井连接段；12、消力池；13、连接段；14、导流洞；15、隔水板；16、分水孔；17、泄水闸室。
具体实施方式
[0021]实施例1：
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，本专利技术提供如图1
‑
3所示的一种改善水流流态的旋流泄洪洞，本专利技术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。
[0022]一种改善水流流态的旋流泄洪洞，包括引水洞1、过渡段3、涡室2、竖井10、消力池12、隔水板15和导流洞14，所述的过渡段3上游与引水洞1连接，引水洞1上游连接有泄水闸室17；所述的过渡段3下游与涡室2连接，所述的涡室2下端通过竖井连接段11与竖井10连接，所述的消力池12位于竖井10底端，所述的涡室2直径大于竖井10直径，竖井10直径大于消力池12直径；所述的竖井10下部通过连接段13与导流洞14连通，导流洞14一端进行了封堵；所述的隔水板15设在连接段13末端。
[0023]如图1所示，本专利技术中引水洞1上端连接泄水闸室17，泄水闸室17打开放水，水流经过引水洞1和过渡段3加速和分流后进入涡室2，并沿着竖井1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改善水流流态的旋流泄洪洞，其特征在于：包括引水洞（1）、过渡段（3）、涡室（2）、竖井（10）、消力池（12）、隔水板（15）和导流洞（14），所述的过渡段（3）上游与引水洞（1）连接，引水洞（1）上游连接有泄水闸室（17）；所述的过渡段（3）下游与涡室（2）连接，所述的涡室（2）下端通过竖井连接段（11）与竖井（10）连接，所述的消力池（12）位于竖井（10）底端，所述的涡室（2）直径大于竖井（10）直径，竖井（10）直径大于消力池（12）直径；所述的竖井（10）下部通过连接段（13）与导流洞（14）连通，导流洞（14）一端进行了封堵；所述的隔水板（15）设在连接段（13）末端。2.根据权利要求1所述的一种改善水流流态的旋流泄洪洞，其特征在于：所述的过渡段（3）内设有分水隔墙（4）。3.根据权利要求1所述的一种改善水流流态的旋流泄洪洞，其特征在于：所述的过渡段（3）包括由底板（5）、侧墙一（7）、侧墙二（8）和顶拱（6）组成，所述的侧墙一（7）和侧墙二（8）一外一内竖直设在底板（5）和顶拱（6）之间，所述的底板（5）倾斜设置，侧墙一（7）布置在远离涡室（2）侧，侧墙二（8）布置在靠近涡室（2）侧，其高度均由引水洞（1）的侧墙过渡到涡室（2）的墙高；侧墙一（7）和侧墙二（8）顺水流向分别包括直线段和弧形段，侧墙一（7）、侧墙二（8）的弧形段均与涡室（2）侧壁连接；所述的底板（5）坡比为1：n1,n1取1~10，起坡点距离涡室（2）中心线距离为L1，L1取涡室（2）直径的2~7倍；所述的顶拱（6）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（5）宽度与引水洞（1）宽相同；分水隔墙（4）布置在过渡段（3）的底板（5）上，靠近过渡段（3）的侧墙二（8）布置。4.根据权利要求2或3所述的一种改善水流流态的旋流泄洪洞，其特征在于：所述的分水隔墙（4）其断面形状呈三角形状；分水隔墙（4）包括迎水面、背水面、侧面一和侧面二，所述的迎水面由圆弧组成，半径R1取（1/30~1/10）D，圆环角度取0~90
°
【专利技术属性】
技术研发人员：周恒，陆希，刘静，狄圣杰，丁新潮，王卫国，卫勇，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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