專利名稱：應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水利水電技術領域，具體涉及水利樞紐工程中的消能防沖設施。
背景技術：
現代水利樞紐工程中，通常考慮生態補水要求及生活、工業供水要求等綜合利用，在混凝土攔河壩建筑物內經常會布置生態放水管或供水管，放水管或供水管一般設計流量相對較小，通常為幾個流量到幾十個流量；但作用水頭相對較高，可達50m以上，甚至上百米，這就造成放水管出口水流呈高速射流狀態，流速大于20m/s，甚至超過30m/s，對下游河床沖擊力極強，這種情況下，要求下游地基或邊坡具有較高的抗沖刷能力。水利工程又常位于高山峽谷中，或者放水孔靠岸邊布置，攔河壩下游空間緊湊，造成布置消力池等常規消能設施較為困難。若出口采用減壓閥減壓消能又勢必造成壩內管道孔徑增加，使孔洞周邊壩體的應力變復雜，管道及閥門成本也隨之加大。這就需要有一種結構緊湊、簡單、消能效果良好的消能措施以解決峽谷弱抗沖地質條件下放水孔出口布置困難及消能防沖安全問題。

實用新型內容為了解決峽谷弱抗沖地質條件下壩內放水孔出口呈高速射流狀態時的結構布置難題，并保證下游消能防沖安全，本實用新型提供了一種豎井水墊式消能工。具體的技術解決方案如下:應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工包括垂直設于水庫大壩外側的混凝土基礎1，與水庫大壩相鄰的混凝土基礎I 一側的頂部設有控制閥井5,混凝土基礎I另一側的下部設有消能豎井2，消 能豎井2的頂部低于控制閥井5的底部，混凝土基礎I上部內設有呈水平狀態的放水管3 ;放水管3的上游端貫通水庫的大壩，中部穿過控制閥井5，下游端向下彎曲位于消能豎井2的頂部，位于控制閥井5內的放水管3上設有控制閥4 ;消能豎井2的上部一側連通著溢流道7。所述溢流道7的溢流面為曲線，前段為WES曲線段、中間為直線連接段，末端為反弧段；溢流道7與放水管3之間的交角α為-90度 90度；溢流道7兩側分別設有邊墻8。所述消能豎井2的直徑大于3倍的放水管3的直徑。本實用新型通過壓力管道改變水流方向至豎直向下，高速水流射流至下部消能豎井，通過豎井內水墊的緩沖消能及水流在豎井內相互撞擊、翻滾絮動消能，經充分摻氣后改變流向經豎井上部側面開口流出，完成一級豎井水墊消能。水流從上部側面開口流出后經溢流道流入天然河道，溢流道溢流面曲線由WES曲線段、直線連接段及反弧段組成，經一級豎井消能的水流通過溢流面末段反弧段挑流消能作用進一步實現了二級消能，將水流安全送入天然河道。該消能結構通過改變水流空間流向，利用水流自身緩沖、撞擊、絮動等相互作用消能，結構緊湊、消能效果充分，出口水流方向可根據工程現場實際情況任意調節。
圖1為本實用新型結構示意圖(溢流道與放水管之間交角α為0° )。圖2為圖1中心縱向剖視圖。圖3為本實用新型的溢流道與放水管之間交角α為75°的狀態圖。圖4為圖3的俯視圖。上圖中序號:混凝土基礎1、消能豎井2、放水管3、控制閥4、控制閥井5、水庫大壩6、溢流道7、邊墻8。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。實施例1參見圖3和圖4,應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工包括垂直建筑于水庫大壩6外側的混凝土基礎I。與水庫大壩6相鄰的混凝土基礎I 一側的頂部開設有控制閥井5，另一側的下部設有消能豎井2，消能豎井2的頂部低于控制閥井5的底部。混凝土基礎I上部內建筑有呈水平狀態的放水管3，消能豎井的直徑D大于3倍放水管的直徑d。放水管3的上游端貫通水庫大壩6，中部穿過控制閥井5，下游端向下彎曲位于消能豎井2的頂部；位于控制閥井5內的放水管3上安裝有控制閥4 ;消能豎井2的上部一側連通著溢流道7 ;溢流道7的溢流面為曲線，前段為WES曲線段、中間為直線連接段，末端為反弧段；溢流道7兩側分別建筑有邊墻8以約束水流。本實施例的消 能豎井2的內徑D=2.0m,放水管3的直徑d=0.6m,設計最大作用水頭Λ H=85.6m，最大流量Q=7.0m3/s，最大流速v=24.7m/s，溢流道7與放水管3之間的交角α=75°。當水庫的水位高于放水管3的上游端口時，即可進行放水操作，完全打開控制閥4，在庫水壓力作用下，放水管3內高速水流在放水管末端彎管的約束作用下改變流向，由水平轉90°至豎直向下，呈射流狀態沖向消能豎井2中心；消能豎井2內有一定深度的水墊作為緩沖，同時由于中心高速射流的沖擊作用，消能豎井2內水流呈現翻滾絮動狀態，水流相互撞擊、摻氣，然后上翻至消能豎井2頂部，通過頂部開口進入溢流道7，實現了第一級的消能豎井2的水墊消能，消除約89m的壓力水頭。水流進入溢流道7后水平轉向75°后下泄，在溢流道末端通過反弧將水流挑高挑遠，歸入河槽，實現二級挑流消能，最終消除的總壓力水頭約95m。經第二級的溢流道7消能的水流已不對下游造成安全威脅。實施例2參見圖1和圖2，本實施例中的消能豎井2的內徑D=7.0m，放水管3的直徑d=l.4m,設計最大作用水頭Λ H=60.6m,最大流量Q=39.7m3/s，最大流速v=25.8m/s，溢流道7與放水管3之間的交角α=0°。經過第一級的消能豎井2水墊消能消除約70m的壓力水頭，第二級的溢流道7的挑流消能最終消除的總壓力水頭約83m。
權利要求1.應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工，其特征在于:垂直設于水庫大壩外側的混凝土基礎(I )，與水庫大壩相鄰的混凝土基礎(I) 一側的頂部設有控制閥井(5)，混凝土基礎(I)另一側的下部設有消能豎井(2)，消能豎井(2)的頂部低于控制閥井(5)的底部，混凝土基礎(I)上部內設有呈水平狀態的放水管(3);放水管(3)的上游端貫通水庫的大壩，中部穿過控制閥井(5)，下游端向下彎曲位于消能豎井(2)的頂部，位于控制閥井(5)內的放水管(3)上設有控制閥(4);消能豎井(2)的上部一側連通著溢流道(7)。
2.根據權利要求1所述的應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工，其特征在于:所述溢流道(7)的溢流面為曲線，前段為WES曲線段、中間為直線連接段，末端為反弧段；溢流道(7)與放水管(3)之間的交角α為-90度 90度；溢流道(7)兩側分別設有邊墻(8)。
3.根據權利要求1所述的應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工，其特征在于:所述消能豎井(2) 的直徑大于3倍的放水管(3)的直徑。
專利摘要本實用新型涉及應用于峽谷弱抗沖地質的豎井水墊式消能工。包括垂直建筑于水庫大壩外側的混凝土基礎，與水庫大壩相鄰的混凝土基礎一側的頂部設有控制閥井，混凝土基礎另一側的下部設有消能豎井，消能豎井的頂部低于控制閥井的底部，混凝土基礎上部內設有呈水平狀態的放水管；放水管的上游端貫通水庫的大壩，中部穿過控制閥井，下游端向下彎曲位于消能豎井的頂部，位于控制閥井內的放水管上設有控制閥；消能豎井的上部一側連通著溢流道。本實用新型通過改變水流空間流向，利用水流自身緩沖、撞擊、絮動等相互作用消能，結構緊湊、消能效果充分，出口水流方向可根據工程現場實際情況任意調節。
文檔編號E02B8/06GK203144983SQ201320134110
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月23日 優先權日2013年3月23日
發明者張江紅, 陳景富, 賈德斌, 戴偉, 王茂松, 陳寶 申請人:安徽省水利水電勘測設計院