專利名稱：多級豎井旋流聯合消能結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水利水電工程及水力消能領域，是多級豎井旋流聯合消能結構。
背景技術：
旋流消能是利用水流在豎井或水平管道內作旋轉運動，使水流與邊壁的摩阻效應 大大加強，流程顯著增加，增大水流沿程損失，并通過不同流向水流的摻和，達到削減水流 能量的目的，目前工程應用的有豎井旋流、水平旋流兩種消能結構。豎井旋流消能結構是利 用豎井起旋室，把進水口水流水平向流速轉變?yōu)樾髫Q井內切向流速，增大水流在豎井內 的沿程損失，并利用水流在豎井底部水平向旋轉流速和豎直向流速的摻和，達到消減水能 目的的消能結構。
在豎井旋流消能結構中，豎井高度對豎井旋流的消能率影響比較大。若豎井高度 比較小，則豎井內水體由重力勢能轉化的豎向動能較小，使水體在豎井底部摻和不夠充分， 消能率較?。蝗糌Q井高度比較大，則會使豎井內水體的水平向旋轉流速因空氣阻力作用而 降低，也會使水體在豎井底部摻和不夠充分，消能率變小。并且在豎井旋流消能結構中，由 于單一豎井的消能率基本為一定值，隨作用水頭的增加，退水洞內尾水的流速也會增加，對 退水洞的結構安全產生不利影響，因此單一豎井旋流消能結構適應高度范圍受到很大限 制。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種多級豎井旋流聯合消能結構，是將多個豎井旋流消能井 首尾相接，組合成一種新型的多級豎井旋流消能結構。
本發(fā)明的技術方案是多級豎井旋流聯合消能結構，包括進口段、若干豎井旋流段、 若干連接段和退水段，其特征是進口段的輸出端與第一級豎井旋流段的輸入端直接導通， 第一級豎井旋流段通過一段連接段與第二級豎井旋流段導通，其后相鄰兩級豎井旋流段之 間都通過一段連接段導通，直至末級豎井旋流段，末級豎井旋流段的輸出端直接與退水段 導通。
所述的每級豎井旋流段把豎井工作總水頭高度分為N個單豎井適用的工作水頭 高度，豎井旋流段的數量為N，則連接段的數量為N-1。
所述的進口段是連通進水口和豎井的管道。
所述的豎井旋流段是主要的消能結構，是一個豎直的筒形管道，其上部是豎井中 水流的入口，下部是豎井中水流的出口。
所述的連接段是連接上、下兩級豎井的管道。
所述的退水段是最后一級豎井的出口管道。
本發(fā)明的特點是(1)泄洪消能率高。由于每級豎井旋流消能井消減水能基本相 同，多級聯合后，與單一豎井相比，消減水能成倍增加，總體消能率有較大提高。
(2)工作水頭高度適應范圍加大。多級豎井聯合消能結構突破了單一豎井水頭高度的限制，能有效解決高水頭泄洪消能問題。
( 3 )布置靈活。每級消能豎井在平面位置的選擇上有很大靈活性，可以避開不利地 形地質條件及其他建筑物，空間適應性好。
(4)節(jié)省投資。由于多級豎井聯合消能結構消能率高，末端水流流速小，退水洞可 以和導流洞結合，從而可以節(jié)省工程投資。
( 5)可定型設計。由于多級豎井聯合消能結構各級豎井體形基本相同，可以進行定 型設計和施工，能減少設計成本和縮短建設工期。


下面將結合圖例對本發(fā)明作進一步的說明圖1是多級豎井旋流聯合消能結構的平面結構示意圖；圖2是多級豎井旋流聯合消能結構的剖面結構示意圖。
圖中1、進口段；2、豎井旋流段；3、連接段；4、退水段。
具體實施方式
多級豎井旋流聯合消能結構，是將多個豎井旋流消能井首尾相接，組合成一種新 型的多級豎井旋流消能結構。本結構適用的工作總水頭范圍沒有上限要求，可把工作總水 頭分為多個單豎井適用的工作水頭，由多級豎井消能。在布置上比較靈活，不受進出水流方 向的限制。每級豎井可采用基本相同的體形，可標準化定型設計和施工。
如圖1和圖2所示，進口段I的輸出端與第一級豎井旋流段2的輸入端直接導通， 第一級豎井旋流段2通過一段連接段3與第二級豎井旋流段2導通。其后相鄰兩級豎井旋 流段2之間都通過一段連接段3導通，直至第N級豎井旋流段2。豎井旋流段2的數量為 N，則連接段3的數量為N-1。第N級豎井旋流段2的輸出端直接與退水段4導通。使水流 經前一級豎井消除部分能量后，保持必要的起旋流速進入下一級豎井，再次消能，直至水流 進入退水段4。
進口段I是連通進水口和豎井的管道，其作用是通過閘門引入要求流量的水流， 通過進口段的調整，使水流以一定的角度和速度進入豎井。
豎井旋流段2是主要的消能結構，是一個豎直的筒形管道，其上部是豎井中水流 的入口，下部是豎井中水流的出口。其作用是利用水流在豎井內作旋轉流動，使水流與邊壁 的摩阻效應大大加強，流程顯著增加，增大水流沿程損失，并通過不同流向水流的摻和，削 減水流能量。
連接段3是連接上下兩級豎井的管道，其作用是調整豎井消能后的水流流態(tài)，使 水流以一定的角度和流速進入下一級豎井。
退水段4是最后一級豎井的出口管道，其作用是調整最后一級豎井消能后的水流 流態(tài)，使水流以一定的角度和流速進入其它通道。
通過這種方式將每級豎井旋流段2首尾相接，有效解決水電站高水頭泄洪消能問 題，并具有消能率高、布置靈活、節(jié)約工程投資、可定型設計的特點。
本圖例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業(yè)的公知部件和常用結構或常用手段， 這里不一一敘述。
權利要求
1.多級豎井旋流聯合消能結構，它包括進ロ段(I)、若干豎井旋流段(2)、若干連接段(3)和退水段(4)，其特征是進ロ段(I)的輸出端與第一級豎井旋流段(2)的輸入端直接導通，第一級豎井旋流段(2)通過一段連接段(3)與第二級豎井旋流段(2)導通，其后相鄰兩級豎井旋流段(2)之間都通過一段連接段(3)導通，直至末級豎井旋流段(2)，末級豎井旋流段(2)的輸出端直接與退水段(4)導通。
2.根據權利要求1中所述的多級豎井旋流聯合消能結構，其特征是所述的豎井旋流段(2)把豎井工作總水頭高度分為N個單豎井適用的工作水頭高度，豎井旋流段(2)的數量為N，則連接段(3)的數量為N-1。
3.根據權利要求1中所述的多級豎井旋流聯合消能結構，其特征是所述的進ロ段(I)是連通進水口和豎井的管道。
4.根據權利要求1中所述的多級豎井旋流聯合消能結構，其特征是所述的豎井旋流段(2)是主要的消能結構，是ー個豎直的筒形管道，其上部是豎井中水流的入口，下部是豎井中水流的出口。
5.根據權利要求1中所述的多級豎井旋流聯合消能結構，其特征是所述的連接段(3)是連接上、下兩級豎井的管道。
6.根據權利要求1中所述的多級豎井旋流聯合消能結構，其特征是所述的退水段(4)是最后一級豎井的出口管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及水利水電工程及水力消能領域，是多級豎井旋流聯合消能結構。它包括進口段、若干豎井旋流段、若干連接段和退水段，其特征是進口段的輸出端與第一級豎井旋流段的輸入端直接導通，第一級豎井旋流段通過一段連接段與第二級豎井旋流段導通，其后相鄰兩級豎井旋流段之間都通過一段連接段導通，直至末級豎井旋流段，末級豎井旋流段的輸出端直接與退水段導通。本發(fā)明通過將每級豎井旋流段首尾相接，能有效解決水電站高水頭泄洪消能問題，并具有消能率高、布置靈活、節(jié)約工程投資、可定型設計的特點。
文檔編號E02B8/06GK103031825SQ20131001389
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者賀威, 南洪 申請人:中國水電顧問集團西北勘測設計研究院