[发明专利]水库竖井式溢洪道

说明书

技术领域

本发明涉及一种竖井式溢洪道，特别是一种可以适用于各种地形水库的竖井式溢洪道。

背景技术

目前，随着我国山区性河流水力资源的逐步开发，我国水电工程建设事业发展进入了高潮阶段，尤其是在西部山区修建了大量的中小型水电站。天然河道中的水流一般多属于缓流，单宽流量沿河宽方向的分布较均匀。但当河道中修建了坝、闸等泄水建筑物后，河道中流动条件发生了较大变化，下泄水流(比未建坝前的水流)流速大，水流能量大，对下游河床具有较大破坏力。这个问题在实际工程中如果解决不好，不仅将在下游河床产生严重的冲刷、河道淤积，而且会造成恶劣的流态，影响枢纽中其他建筑物的正常运行，甚至会危及大坝的安全。因此，采取有效的工程措施，控制泄水建筑物下游水流的衔接与消能，以确保建筑物的安全是十分必要的。

在山区河流峡谷地带兴建中小型水利枢纽工程时，为了方便水工建筑物布置需要，常常考虑修建溢洪道来泄放水库中多余水量。现有的溢洪道一般包括设置在水库库坝上的竖井、退水洞、泄槽和消力池组成；然而由于现有的溢洪道的结构较不合理，导致溢洪效率较为低下、存在着一定的安全隐患，此外现有的溢洪道的消能功能较为一般，使得下游局部冲刷问题较严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都比较大。尤其是山区河流中的峡谷河道存在高陡边坡的稳定问题，如果岸边存在如松散崩滑体等不利地质条件时，也常常造成岸坡失稳崩滑等现象产生。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水库竖井式溢洪道。本发明大大提高了泄流能力，且泄流水流平稳、顺畅，此外本发明还具有优越的消能效果。

本发明的技术方案：一种水库竖井式溢洪道，该溢洪道包括设置在水库库坝上的竖井，竖井包括上部的进水口、连接进水口的竖井段和设置在竖井段下方的消能井；竖井的下部设有退水洞，退水洞连接有一台阶式泄槽，台阶式泄槽连接有消力池；所述的进水口为圆柱状平顶堰，且堰顶环形设置有6个分流墩，分流墩间设有入水孔；所述分流墩的高度为4m，且分流墩宽度为1.0m，分流墩的内圆弧半径为r=4.5m、外圆弧半径为R=5.5m；所述的入水孔两侧孔壁对应的圆心角为29.6°，且入水孔的宽度为2.3m；所述的平顶堰堰顶内沿与竖井之间采用斜坡直线段衔接，且斜坡坡比为1：3。

上述的水库竖井式溢洪道中，所述的竖井段的直径为5m，竖井的深度为39.5m；且在竖井井底面上方8m米处设置退水洞；所述的竖井下部的消能井的深度为8mm。

前述的水库竖井式溢洪道中，所述的退水洞地面设有坡度为4.93%的斜坡，且退水洞的进口与出口之间的落差为3.5m；所述的退水洞的进口处设有压坡段，其余为明流段；压坡段的水平长度为6m，压坡段顶部设有一斜坡，且压坡段的进口高度为3m，出口高度为2m。

前述的水库竖井式溢洪道中，所述的明流段为城门洞型，且明流段的断面宽度和直墙高度分别为3.5m和4.5m。

前述的水库竖井式溢洪道中，明流段的端部设有一通气孔，通气孔直径为1m。

前述的水库竖井式溢洪道中，所述的台阶式泄槽宽度为8m，所述的每列台阶的高为0.5m、长为6.6m。

前述的水库竖井式溢洪道中，所述的消力池长度为35m；所述的消力池池底设有一尾坎，尾坎的高度为2m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明对溢洪道的竖井的结构和尺寸作了具体限定，该改进是申请人经过一系列的试验，反复筛选、比较、总结得到的，经过改进后本发明进水口的水流平稳、顺畅，没有出现回流、漩涡等不利水流现象，同时本发明的泄流能力大大提高，其流量系数可以达到0.4476-0.4853。以下是试验数据：

采用现有的水库溢洪道的实测数据如表1所示：

表1

从表1中可知，当洪水频率为0.05-5%（洪水频率：一般指某洪水特征值<如洪峰流量等>出现的累计频率。即在多年时期内，该特征值等于或超过某定量的可能出现次数，也可折合成每一年内可能出现的概率，以百分数表示，其倒数即为“重现期”。）、入库洪峰为115-326m³/s时，现有的水库溢洪道的流量系统为0.3606-0.3746。采用本发明的具体结构改进后，本发明的泄流能力的实测值如表2所示：

表2

从表2中可知，当洪水频率和入库洪峰相似的情况下，水库溢洪道的流量系数为0.4476～0.4835。由此可看出采用本发明后水库的溢洪道的溢洪系数得到了大幅度的提高。