CN208201812U - 一种导流洞进水口消涡体型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种导流洞进水口消涡体型，属于水利水电工程领域。该结构体型具体为，在导流洞进水口顶部与闸门井前，设置纵横交错的垂向栅格结构，栅格结构下游与闸门井上游连接，所述的栅格结构包括纵向隔板及横向隔板，纵向横向隔板形成空腔室，纵向横向隔板夹角为90°，栅格结构设置于导流洞进口顶部，与闸门井固定连接，迎水面与导流洞进口齐平。本实用新型提供的导流建筑物进口消涡、整流结构体型及布设方式，使得水流在导流洞进水口处，由明流进入压力隧洞时，有效调整进口处水流边界条件和水流三维流动结构，破坏进口前立轴漩涡形成的初始条件，抑制漩涡的形成，达到有压隧洞进水口水流平顺、均衡过渡的目的。

Description

一种导流洞进水口消涡体型

技术领域

本发明属于水利水电工程领域，涉及一种消除导流洞进水口处漩涡的消涡体型。

背景技术

在水利水电工程中，水工导流洞、泄洪洞等有压式引、泄水管道进水口前时常出现立轴漩涡现象。这种漩涡，尤其是贯通式吸气漩涡，会对工程设施产生以下危害：(1)漩涡携带的空气进入导流洞后，减小了过流面积，增大了过流阻力，从而降低了导流洞过流能力；(2)形成气囊,影响导流洞内水流稳定，增大洞身脉动压力，易导致洞内负压和空蚀现象发生，严重时会造成对导流洞的破坏；(3)卷吸水面漂浮物，堵塞或者破坏导流洞。因此，需要采取措施避免或减弱导流洞进水口漩涡的危害。目前，常用的消涡措施主要有三类：(1)调整工程运行方式，保证进水口前一定的淹没水深等。(2) 合理设计胸墙、导墙位置和形式，优化进水口前缘地形等；(3)安装专门构筑物，如防涡梁、漂浮式排筏、带孔口的防涡板、金属网等。上述消涡方式在一定程度上和一些具体条件下可以消减进口漩涡的强度，但是随着进口水位变化，或者运行方式的影响，消涡效果不理想。这些消涡梁板，尤其是水平放置的消涡格栅消涡效果不理想，往往会受到地形或运行方式的限制，难以实施。

发明内容

导流洞进口中间部位通常设置闸门井，在闸门井与进口断面之间形成开敞水域，导流洞通常情况下是明渠水流，但遇大洪水时也会满流泄洪，此时受淹没水深不足及进口附近地形影响，进流时通常对此水体扰动形成尺度较大的平面旋转的立轴漩涡。

本发明所要解决的技术问题是提供一种导流建筑物进口消涡、整流结构体型和布设方式，使得水流在导流洞进水口处，由明流进入压力隧洞时，有效调整进口处水流边界条件和水流三维流动结构，破坏进口前立轴漩涡形成的初始条件，抑制漩涡的形成，达到有压隧洞进水口水流平顺、均衡过渡的目的。为解决的上述技术问题，本发明公开了一种导流洞进水口消涡体型，具体采用如下技术方案：

一种导流洞进水口消涡体型，在导流洞进水口顶部与闸门井前，设置纵横交错的垂向栅格结构，栅格结构下游与闸门井上游连接，所述的栅格结构包括纵向隔板及横向隔板，纵向横向隔板形成空腔室，纵向横向隔板夹角为 90°。

优选的，所述的栅格结构设置于进口顶部，与闸门井固定连接，迎水面与导流洞进口齐平，其中，纵向横向隔板间距可根据具体水流情况调节，空腔室垂向连续分布。

优选的，所述的纵向横向隔板采用混凝土板或钢板，混凝土板可采用预制或现浇。

优选的，所述的纵向横向隔板厚度根据结构安全稳定需要确定，优选 0.1m～1m，所述的，纵向隔板垂向高度高于设计水位，横向隔板水平宽度与两岸开挖的山坡地形平顺连接，以增加与进口前水域水体的接触面积。优选的，所述的纵向横向隔板形成的空腔室迎水面与进口前水域的水体连通，单个空腔室尺寸在水深方向上为最大淹没水深的1/2～1/10，水平方向尺寸为进水口总宽度的1/2～1/10。

优选的，所述的进水口两个以上且距离较近时，对进水口群整体布设串联的消涡结构，效果更佳。

若将进口前容易形成漩涡的水体看作一个整体，其水体边界部分插嵌在本发明的消涡栅格的空腔室内，有效增加边界阻力，削弱边界层的剪切力。抑制大范围立轴漩涡初生与发展，且随着水位的上升，栅格结构与水体接触面大大增加，效果更加明显。

本发明所述的栅格式消涡体型及立体布设方式达到的有益效果具体体现在：

(1)基于漩涡的形成条件及运动特点，所布设的纵向栅格结构能通改变易形成漩涡水体的边界条件，增加边界阻力，坦化边界层的剪切力，可从本质上抑制漩涡的初生与发展，对大尺度的立轴漩涡的消减效果显著。(2)在进水口前缘上方设置栅格型式消涡体型，并采用纵向阵列式布设方式，在不同进口水位情况下，均能有效地抑制漩涡形成，且随着水位的升高，栅格结构与水体接触面大大增加，抑制涡形成的效果更加显著。因此，其对进水口前水位变化的适应性强。(3)栅格结构设置于导流洞进水口顶端前缘，连接闸门井与进口顶板，结构稳定性强。(4)在存在多个进水口情况下，根据需要，可对进水口群进行串联布设，不同进水口间的消涡结构起到协同作用效果，比单独一个进水口条件效果更好，这也是其他消涡措施不具备的一个特点。(5)本栅格结构采用垂向分布方式，相对于横向消涡结构(布置于进水口前的水域平面上)，对进水口水流扰动小，且工程量小，运行维护成本低，经济效益显著。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例的侧示图；

图3为本发明实施例的正示图；

图4位本发明实施例的立体图；

其中，导流洞进水口1、导流洞进水口顶部2、闸门井6、闸门井上游5、纵向隔板3、横向隔板4、空腔室7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步阐述。本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

在某水电站导流洞进水口采用本发明的导流洞进水口消涡结构体型，如图1 所示，在导流洞进水口1顶部2与闸门井6前，设置纵向横向交错的垂向栅格结构，栅格结构下游与闸门井上游5连接，栅格结构包括纵向隔板3及横向隔板4，纵向横向隔板形成空腔室7，纵向横隔板夹角为90°，栅格结构设置于进口顶部，与闸门井固定连接，迎水面与导流洞进口齐平，纵向横向隔板采用混凝土板或钢板。纵向横向隔板厚度根据结构安全稳定需要确定，本实施例隔板厚度0.2m。纵向隔板垂向高度高于设计水位，横向隔板与两岸开挖的山坡地形平顺连接，以增加与进口前水域水体的接触面积。如图2、图3及图4所示，具体设置竖向三横三竖消涡纵向横向隔板，结构顶高程为2435.0m，最下部水平隔板高程2412.0m；隔板沿导流洞进流方向长6m，纵向横向隔板间距可根据具体水流情况调节；纵向横向隔板形成的空腔室与进口前水域的水体连通，单个空腔室尺寸在水深方向上为导流洞进口最大淹没水深的1/2～1/10，本实施例中为 7m；水平方向尺寸为进水口总宽度的1/2～1/10,本实施例中为10m。结果，在不同运行水位下，均未形成漩涡，消涡效果显著；进水口前缘库区水流稳定，并未因为设置该消涡结构而产生其他不利流态，且水流能较为平顺地进入导流洞；消涡结构体型简单，布设方便。

工作原理，若将进水口前容易形成漩涡的水体看作一个整体，其水体边界部分插嵌在本发明的消涡栅格的空腔室内，有效增加边界阻力，削弱边界层的剪切力。抑制大范围立轴漩涡初生与发展，且随着水位的上升，栅格结构与水体接触面大大增加，效果更加明显。基于漩涡的形成条件及运动特点，所布设的纵向栅格结构能通改变易形成漩涡水体的边界条件，增加边界阻力，坦化边界层的剪切力分布，可从本质上抑制漩涡的初生与发展，对大尺度的立轴漩涡的消减效果显著。在进水口前缘上方设置栅格型式消涡体型，并采用纵向阵列式布设方式，在不同进口水位情况下，均能有效地抑制漩涡形成，且随着水位的升高，栅格结构与水体接触面大大增加，抑制涡形成的效果更加显著。因此，其对进水口前水位变化的适应性强。栅格结构设置于导流洞进水口顶端前缘，连接闸门井与进口顶板，结构稳定性强。本栅格结构采用垂向分布方式，相对于横向消涡结构(布置于进水口前的水域平面上)，对进水口水流扰动小，且工程量小，运行维护成本低，经济效益显著。

Claims (5)

1.一种导流洞进水口消涡体型，其特征在于，在导流洞进水口(1)顶部(2)与闸门井(6)前，设置纵横交错的垂向栅格结构，栅格结构下游与闸门井上游(5)连接，所述的栅格结构包括纵向隔板(3)及横向隔板(4)，纵向横向隔板形成空腔室(7)，纵向横向隔板夹角为90°。

2.根据权利要求1所述的导流洞进水口消涡体型，其特征在于，所述的栅格结构设置于进口顶部，与闸门井固定连接，迎水面与导流洞进口齐平。

3.根据权利要求1所述的导流洞进水口消涡体型，其特征在于，所述的纵向横向隔板采用混凝土板或钢板。

4.根据权利要求1所述的导流洞进水口消涡体型，其特征在于，所述的纵向横向隔板厚度根据结构安全稳定需要确定；所述的纵向隔板垂向高度高于设计水位，横向隔板与两岸开挖的山坡地形平顺连接，以增加与进口前水域水体的接触面积。

5.根据权利要求1所述的导流洞进水口消涡体型，其特征在于，所述的纵向横向隔板形成的空腔室迎水面与进口前水域的水体连通，单个空腔室(7)尺寸在水深方向上为最大淹没水深的1/2～1/10，在水平方向尺寸为进水口总宽度的1/2～1/10。