技術領域

本發明屬于水利水電工程的泄洪洞領域，特別涉及一種高水頭、大流量、從無壓流到有壓流條件下使用的淹沒型豎井泄洪洞。

背景技術

將高水頭、大流量的明渠中的無壓流通過豎井引入淹沒型泄洪洞，實質是水流從無壓內流泄水設施(豎井)過渡到有壓內流設施(泄洪洞)，因而水流流態轉變不穩定，泄洪洞內容易發生水躍等不利水力學現象，影響泄洪洞的安全運行。現有技術通過對豎井的結構改進(例如，將豎井設計為雙渦室摻氣型漩流豎井)、在豎井出口設置壓坡雖然能穩定水流流態，改善泄洪洞的空化空蝕破壞，但仍然難以解決由于泄洪洞出口淹沒所形成的洞內水躍和氣囊聚集導致的不利水流流態對泄洪洞帶來的安全威脅。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的h形豎井泄洪洞，以改善高水頭、大流量的無壓流通過豎井引入淹沒型泄洪洞時的流態，避免所述泄洪洞內出現水躍和氣囊聚集導致的不利水流流態，提高泄洪洞運行的安全性。

本發明的技術方案：通過兩個豎井組合形成的外形為“h”的豎井將高水頭、大流量的無壓流消能、除氣后形成有壓流進入泄洪洞，以避免水躍等不利水力學現象的產生，實現水流平穩、安全銜接，保證泄洪洞的安全運行。

本發明所述h形豎井泄洪洞，由泄洪洞和在泄洪洞封閉端設置的與泄洪洞相通的豎井組成，所述豎井包括第一豎井和第二豎井；第一豎井位于泄洪洞上方，其中心線與泄洪洞的中心線垂直相交，其上部接水流引渠，其下端封閉；第二豎井的中心線與第一豎井的中心線平行，其上端封閉，其下端與泄洪洞頂部相接并相通，第一豎井和第二豎井通過銜接段接通，兩豎井組合后的外形為“h”形。

本發明所述h形豎井泄洪洞，其第一豎井可以是摻氣型漩流豎井，也可以是跌流豎井，優選雙渦室摻氣型漩流豎井。當第一豎井為雙渦室摻氣型漩流豎井時，本發明所述h形豎井泄洪洞優選以下結構參數：

1、第一豎井中心線與第二豎井中心線之間的距離L2＝1.5D3～5.0D3，銜接段的高度式中，D3為雙渦室摻氣型漩流豎井的渦井段直徑，Q為流量，m為流量系數(一般為0.3～0.35)，g為重力加速度。

2、第一豎井的水墊段長度L3＝1.0D3～3.0D3，第一豎井的水墊段高度h7＝0.1(h1+h2+h3+h4+h5+h6)～0.2(h1+h2+h3+h4+h5+h6)，第二豎井的高度h8＝1.1(h6+h7)～1.5(h6+h7)，第二豎井的直徑D4＝0.2D3～1.0D3，上述各式中，D3為雙渦室摻氣型漩流豎井的渦井段直徑，h1為雙渦室摻氣型漩流豎井的上渦室高度，h2為雙渦室摻氣型漩流豎井的上渦室收縮段高度，h3為雙渦室摻氣型漩流豎井的下渦室高度，h4為雙渦室摻氣型漩流豎井的下渦室收縮段高度，h5為雙渦室摻氣型漩流豎井的渦井段高度，h6為銜接段的高度。

3、雙渦室摻氣型漩流豎井的上渦室直徑D1根據進入該豎井的水流流量確定，其下渦室直徑D2≥上渦室直徑D1，其上渦室的高度h1＝2.0D1～4.0D1，其上渦室收縮段的高度h2與上渦室的高度h1之比為1∶5～1∶1，其上渦室收縮段的坡度i3為1∶3～1∶10，其下渦室的高度h3＝0.4D2～1.0D2，其下渦室收縮段的高度h4與下渦室的高度h3之比為2∶1～4∶1，其下渦室收縮段的坡度i4為1∶10～1∶15。

使用本發明所述h形豎井泄洪洞，高水頭、大流量的無壓流首先進入第一豎井、然后經銜接段進入第二豎井，再經第二豎井進入泄洪洞后排出。

本發明具有以下有益效果：

高水頭、大流量的無壓流進入第一豎井后強烈紊動和摻混，可消除大部分動能，消能后的水流經銜接段進入第二豎井，同時大量氣體溢出水體，形成有壓流進入泄洪洞，因而可避免水躍和氣囊聚集等不利水力學現象的產生，實現水流平穩、安全銜接，保證泄洪洞的安全運行。

附圖說明

圖1是本發明所述h形漩流豎井泄洪洞的一種結構示意圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖3是圖1的E-E剖面放大圖；

圖4是圖1的F-F剖面放大圖；

圖5是圖2的G-G剖面放大圖。