專利名稱：分流墩式差動調(diào)壓室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水利水電工程中使用的調(diào)壓室，特別是一種分流墩式差動調(diào)
壓室。主要適用于各種水利水電工程中，特別是大流量、長引水隧洞、大容量的水電工程。
背景技術(shù)：
水利水電領(lǐng)域的長引水隧洞工程，在引水隧洞末端、高壓管道首部須設(shè)置上游調(diào) 壓室，以保護引水隧洞免受或少受水錘壓力，減輕下游側(cè)壓力管道中的水錘壓力，同時供給 水輪機增負荷時所需要的水量，調(diào)節(jié)機組運行時整個水道系統(tǒng)的水位波動，獲得最佳的調(diào) 節(jié)質(zhì)量。根據(jù)調(diào)壓室的水力作用和結(jié)構(gòu)布置情況，在實際工程中采用的調(diào)壓室有以下幾種 型式等截面的簡單調(diào)壓室、帶有擴大室的調(diào)壓室、簡單阻力孔式調(diào)壓室、差動式調(diào)壓室和 帶有擴大室的阻力孔式調(diào)壓室。 調(diào)壓室是水利水電工程中常用的水力調(diào)節(jié)建筑物，差動式調(diào)壓室作為一種水力性 能優(yōu)越、調(diào)壓室水位波動衰減迅速和最低涌浪安全余地大的特色調(diào)壓室，主要由直徑較小 且?guī)б缌餮叩纳芎痛缶M成，下部設(shè)有阻抗孔與大井相通，其水位波動由升管和大井的 面積共同保證。由于升管直徑小，升管水位升降迅速，能較快的改變引水道中的流速以適應(yīng) 負荷變化后水輪機引用流量的需要。同時升管頂部的溢水跌落至大井和大井的蓄水通過回 流孔口返回升管都伴有較大的能量損失，因此它比任何其他型式的調(diào)壓室水位波動衰減迅 速，提高了電站機組運行的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。我國已建的流溪河、官廳、下馬嶺、獅子灘、 黃壇口、古田一、二級、以禮河三級、天生橋二級改型前、大平驛等電站均采用差動式調(diào)壓 室。但是對于一個有壓引水系統(tǒng)，當系統(tǒng)中的流量發(fā)生變化時，調(diào)壓室中的水位將發(fā)生周期 性變化。調(diào)壓室中某個時刻的水位與流道中的壓頭形成的水頭差值，作為水荷載直接作用 于調(diào)壓室的底板。對具有長大引水系統(tǒng)的水電站而言，在引水發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生水力過渡過程 中，差動式調(diào)壓室內(nèi)發(fā)生周期性水位變化更迅速，底板承受的壓差更大，特別是長大隧洞對 應(yīng)的差動式調(diào)壓室往往是巨型調(diào)壓室，調(diào)壓室底板跨度大，承受巨大壓差的調(diào)壓室底板結(jié) 構(gòu)安全性是一個非常關(guān)鍵的問題，常常成為調(diào)壓室是否選擇差動式型式的一個主要影響因 素。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工程 量小的分流墩式差動調(diào)壓室，改善調(diào)壓室底板在水力壓差作用下的受力分布情況，以提高 整個調(diào)壓室的結(jié)構(gòu)安全性。 本實用新型所采用的技術(shù)方案是分流墩式差動調(diào)壓室，具有引水隧洞，其上方與 豎直布置的升管連通，升管頂端與調(diào)壓室大井連通，底端通過回流孔與調(diào)壓室大井底部連 通，其特征在于所述引水隧洞內(nèi)中間位置設(shè)置與調(diào)壓室底板連成一體的分流墩。 所述分流墩上游端呈流線型鼻尖狀。 所述升管為置于調(diào)壓室大井外側(cè)且嵌固在圍巖內(nèi)的事故閘門井，升管與調(diào)壓室大井之間設(shè)置混凝土升管隔墻，且該升管隔墻兩面均為向內(nèi)凹進的圓弧形，形成凹鏡形。 所述回流孔為非對稱回流孔，在靠近升管側(cè)呈喇叭口流線型，靠近調(diào)壓室大井側(cè) 為延伸管。 本實用新型的有益效果是本實用新型在引水隧洞內(nèi)中間位置設(shè)置與調(diào)壓室底板 連成一體的分流墩，在保證調(diào)壓室底部隧洞發(fā)電水流盡可能平順的前提下，可以將整個差 動式調(diào)壓室的大井底板跨度減小一半，由于底板彎距與跨度的平方成正比，底板的剪力與 跨度成正比，因此減小大井底板跨度，可以成倍的改善調(diào)壓室底板在水力壓差作用下的受 力分布情況，并優(yōu)化了調(diào)壓室豎井底板的結(jié)構(gòu)，大幅度提高了整個工程結(jié)構(gòu)安全的可靠度， 拓寬了差動式調(diào)壓室的適用工程范圍，大大改善了電網(wǎng)和機組運行限制條件。

圖1是本實用新型的主剖視圖。 圖2是本實用新型的側(cè)剖視圖。 圖3是圖2的A-A向剖視圖。 圖4是圖2的B-B向剖視圖。
具體實施方式如圖1、圖2所示，綜合已建、在建工程調(diào)壓室的布置經(jīng)驗，本實施例在引水隧洞8 上方設(shè)置與之相連通且豎直布置的升管3，升管3頂端與調(diào)壓室大井6之間通過溢流堰連 通，底端通過回流孔5與調(diào)壓室大井6底部連通，所述引水隧洞8內(nèi)中間位置設(shè)置與調(diào)壓室 底板2連成一體的分流墩l，本例中分流墩1上游端呈流線型鼻尖狀，在保證調(diào)壓室底部引 水隧洞8發(fā)電水流盡可能分流平順、水頭損失小的前提下，分流墩1的布置使得調(diào)壓室底板 2跨度減小為原來的一半，使原來的單跨框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化成雙跨框架結(jié)構(gòu)，調(diào)壓室底板2通過 分流墩1與引水隧洞8底板連成整體結(jié)構(gòu)，聯(lián)合受力，在調(diào)壓室底板2承受向上與向下水壓 力荷載的過程中， 一部分荷載傳遞給引水隧洞8兩側(cè)邊墻，另一部分荷載通過分流墩1傳遞 給其底部的引水隧洞8底板，引水隧洞8底板又與引水隧洞8兩側(cè)邊墻及頂部的調(diào)壓室底 板2連成整體，使得調(diào)壓室底板2的抗彎、抗剪承載力成倍提高，受力形式更為合理，結(jié)構(gòu)的 安全性、耐久性大幅提高，結(jié)構(gòu)布置方案協(xié)調(diào)合理。 本例中將升管3和事故閘門井結(jié)合布置，即將事故閘門井兼作升管3，并將升管3 置于調(diào)壓室大井6外側(cè)，使之嵌固在圍巖內(nèi)，減少高聳升管3的臨空面，提高升管3的結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性與安全性。同時在升管3與調(diào)壓室大井6之間設(shè)置鋼筋混凝土升管隔墻4，且升管隔 墻4兩面均為向內(nèi)凹進的圓弧形，形成凹鏡形，以便在正、反向壓差荷載作用下均能形成拱 效應(yīng)，提高承載能力。如圖3、圖4所示，本例中，調(diào)壓室大井6外側(cè)對稱布置兩個升管3，形 成Y字形，且每個升管3頂端均通過溢流堰與調(diào)壓室大井6連通，底端均通過回流孔5與調(diào) 壓室大井6連通，相應(yīng)的引水隧洞8在下游分岔為兩條高壓管道9，形成Y字形。兩個升管 3分別布置在引水隧洞8與兩條高壓管道9的連接處。 所述回流孔5為非對稱回流孔，即回流孔5在靠近升管3側(cè)設(shè)計成喇叭口流線型 結(jié)構(gòu)體型，在靠近調(diào)壓室大井6側(cè)設(shè)計成延伸管7體型，其直徑與回流孔5直孔段直徑相 同，這樣可以使水流從升管3流入調(diào)壓室大井6的正向流速阻尼系數(shù)約為1. 2，而水流從調(diào)壓室大井6流入升管3的反向流速阻尼系數(shù)約為1. 7，上述阻尼系數(shù)在體型確定后，在常規(guī) 尺寸范圍內(nèi)是一個定值，通過模型試驗獲取。若回流孔是對稱孔口 ，則正反流速阻尼系數(shù)均 為1. 5左右)。由于水流從升管3流入調(diào)壓室大井6的正向阻尼減小，相當于加大了入流 孔口面積，升管3中的水壓力會顯著減小，從而減小升管3相對調(diào)壓室大井6的水力壓差荷 載，而且也降低了調(diào)壓室底板2的水力壓差荷載。水流從調(diào)壓室大井6流回升管3的反向 流速阻尼增大，相當于減小了出流孔口面積，從而增強了調(diào)壓室大井6的抗下涌浪特性，提 高了調(diào)壓室大井6水位抗拉空的能力，使得電站機組運行限制條件進一步得到改善。調(diào)壓 室的水力波動總阻尼與回流孔5正反兩個水流方向都有關(guān)，一個方向減小而另一個方向增 加，總的阻尼效果仍可基本不變。此外，在升管3的底部設(shè)置非對稱回流孔5，有效避免了調(diào) 壓室底板2設(shè)置阻抗孔對底板結(jié)構(gòu)整體性與強度的削弱，進一步提高了差動式調(diào)壓室的結(jié) 構(gòu)安全性。 本實施例的工作原理是當調(diào)壓室發(fā)生上涌浪時，引水隧洞8內(nèi)水流首先通過升 管3底部槽口流入，使得升管3中水位迅速升高并超過升管3頂部的溢流堰高程，而向調(diào)壓 室大井6溢流，同時引水隧洞8內(nèi)水流通過升管3底部的非對稱回流孔5流入調(diào)壓室大井 6，與升管3頂部溢出的水流一起，使調(diào)壓室大井6內(nèi)的水位逐步上升，在這個過程中，調(diào)壓 室底板2產(chǎn)生巨大的向上水壓力荷載。當調(diào)壓室大井6內(nèi)的水位與升管3內(nèi)的水位基本齊 平后，調(diào)壓室開始下涌浪過程，隨著引水隧洞8內(nèi)的水流開始回流，導(dǎo)致升管3內(nèi)的水位迅 速降低，調(diào)壓室大井6內(nèi)的水體通過升管3底部的非對稱回流孔5流入升管3，并經(jīng)過升管 3底部槽口流回引水隧洞8，調(diào)壓室大井6水位逐步下降，在這個過程中，調(diào)壓室底板2產(chǎn)生 巨大的向下水壓力荷載。
權(quán)利要求一種分流墩式差動調(diào)壓室，具有引水隧洞(8)，其上方與豎直布置的升管(3)連通，升管(3)頂端與調(diào)壓室大井(6)連通，底端通過回流孔(5)與調(diào)壓室大井(6)底部連通，其特征在于所述引水隧洞(8)內(nèi)中間位置設(shè)置與調(diào)壓室底板(2)連成一體的分流墩(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流墩式差動調(diào)壓室，其特征在于所述分流墩(1)上游端呈流線型鼻尖狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分流墩式差動調(diào)壓室，其特征在于所述升管(3)為置 于調(diào)壓室大井(6)外側(cè)且嵌固在圍巖內(nèi)的事故閘門井，升管(3)與調(diào)壓室大井(6)之間設(shè) 置混凝土升管隔墻(4)，且該升管隔墻(4)兩面均為向內(nèi)凹進的圓弧形，形成凹鏡形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分流墩式差動調(diào)壓室，其特征在于所述回流孔(5)為 非對稱回流孔，在靠近升管(3)側(cè)呈喇叭口流線型，靠近調(diào)壓室大井(6)側(cè)為延伸管(7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分流墩式差動調(diào)壓室，其特征在于所述回流孔(5)為非對 稱回流孔，在靠近升管(3)側(cè)呈喇叭口流線型，靠近調(diào)壓室大井(6)側(cè)為直徑與回流孔(5) 直孔段相同的延伸管(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種分流墩式差動調(diào)壓室。本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工程量小的分流墩式差動調(diào)壓室，改善調(diào)壓室底板在水力壓差作用下的受力分布情況，以提高整個調(diào)壓室的結(jié)構(gòu)安全性。解決該問題的技術(shù)方案是分流墩式差動調(diào)壓室，具有引水隧洞，其上方與豎直布置的升管連通，升管頂端與調(diào)壓室大井連通，底端通過回流孔與調(diào)壓室大井底部連通，其特征在于所述引水隧洞內(nèi)中間位置設(shè)置與調(diào)壓室底板連成一體的分流墩。本實用新型主要用于水利水電工程中，特別是大流量、長引水隧洞、大容量的水電工程。
文檔編號E02B9/02GK201473934SQ20092019213
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者侯靖, 吳旭敏, 潘益斌, 陳曉江 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院