本發(fā)明屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及該200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)的布置方法以及其使用方法。

背景技術(shù)：

目前，我國正處在200m以上超高壩水庫建設(shè)的快速發(fā)展階段，已有多座建成或在建的超高壩水庫，如已建成的小灣大壩壩高294.5m，水布埡大壩壩高233m，光照大壩壩高200.5m，錦屏一級大壩壩高305m，在建的雙江口大壩壩高314m，這些已建和在建的工程發(fā)電、防洪等綜合效益巨大，對我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著特別重大的影響。

超高壩承受的水頭高、水壓力巨大。如小灣、溪洛渡、拉西瓦、二灘大壩壩高分別為294.5m、285.5m、250m、240m。高水頭導(dǎo)致水工結(jié)構(gòu)閘門孔口水壓力巨大，啟閉運(yùn)行操作、檢修維護(hù)和更新改造的難度大幅增加，風(fēng)險(xiǎn)性大。根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平，工作閘門最大工作水頭只能達(dá)到160m，高壩工程均無法實(shí)現(xiàn)放空，給大壩安全管理、應(yīng)急處置等帶來極大隱患，亟需尋求新型的放空洞設(shè)置方法，解決超高壩放空問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)，以解決超高壩放空問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)，其包括于水庫庫底高程設(shè)置在山體中的導(dǎo)流洞，以及于所述導(dǎo)流洞上方設(shè)置在山體中的泄洪洞，在所述泄洪洞上游側(cè)設(shè)有泄洪閘門，在所述導(dǎo)流洞的上游側(cè)及下游側(cè)分別設(shè)有前導(dǎo)流閘門和后導(dǎo)流閘門；

還包括設(shè)于所述山體中的連通洞，所述連通洞的一端連通于所述前導(dǎo)流閘門與所述后導(dǎo)流閘門之間的所述導(dǎo)流洞中，所述連通洞的另一端位于所述導(dǎo)流洞高程與所述泄洪洞高程之間的位置、且開口于所述水庫中，并在所述連通洞的開口端設(shè)有連通閘門；且，

于所述前導(dǎo)流閘門的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)有水壓計(jì)，在所述連通閘門處設(shè)有承接所述前導(dǎo)流閘門兩側(cè)的壓力差信號，而驅(qū)使所述連通閘門啟閉的伺服啟閉裝置。

進(jìn)一步的，所述連通閘門位于所述連通洞與所述水庫相連通的一側(cè)端口處，所述前導(dǎo)流閘門和所述后導(dǎo)流閘門分別靠近于所述導(dǎo)流洞的兩端口處布置。

進(jìn)一步的，所述連通洞與所述導(dǎo)流洞的連通處靠近于所述前導(dǎo)流閘門布置。

進(jìn)一步的，所述泄洪洞洞底與所述水庫校核洪水位的高程差，以及所述導(dǎo)流洞與所述泄洪洞洞底的高程差均不大于160米。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明的200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)通過導(dǎo)流洞中前、后導(dǎo)流閘門，以及連通洞的設(shè)置，可經(jīng)由連通洞對前導(dǎo)流閘門的分壓，以及前、后導(dǎo)流閘門對壓力的共同承擔(dān)，從而能夠降低導(dǎo)流洞中閘門的水壓力，以可于庫底附近設(shè)置導(dǎo)流洞進(jìn)行放空，而解決超高壩水庫的放空問題。

本發(fā)明的另一目的在于提出了上述200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)的布置方法，該方法包括如下的步驟：

步驟一、于靠近水庫庫底位置的山體中設(shè)置導(dǎo)流洞；

步驟二、在所述導(dǎo)流洞中設(shè)置間隔布置的前導(dǎo)流閘門和后導(dǎo)流閘門；

步驟三、于所述導(dǎo)流洞的上方，在所述山體中設(shè)置泄洪洞；

步驟四、在所述泄洪洞中設(shè)置泄洪閘門；

步驟五、于所述山體中設(shè)置連通洞，使所述連通洞的一端于所述前導(dǎo)流閘門與所述后導(dǎo)流閘門之間的位置連通至所述導(dǎo)流洞中，并使所述連通洞的另一端于所述導(dǎo)流洞與所述泄洪洞高程之間的位置連通至所述水庫中；

步驟六、在所述前導(dǎo)流閘門的上、下游側(cè)分別設(shè)置水壓計(jì)；

步驟七、在所述連通洞中設(shè)置連通閘門，且于所述連通閘門處設(shè)置伺服啟閉裝置。

進(jìn)一步的，步驟三中，所述導(dǎo)流洞與所述泄洪洞洞底的高程差，以及所述泄洪洞洞底與所述水庫校核洪水位的高程差均不大于160米。

進(jìn)一步的，步驟二中，所述前導(dǎo)流閘門和所述后導(dǎo)流閘門分別靠近于所述導(dǎo)流洞的兩端口處布置。

進(jìn)一步的，步驟七中，所述連通閘門于所述連通洞與所述水庫相連通的一側(cè)端口處布置。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了如上200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)的使用方法，該方法包括：

水庫蓄水時(shí)，開啟前導(dǎo)流閘門和連通閘門，關(guān)閉后導(dǎo)流閘門以及泄洪閘門，待水庫水位上升至連通閘門之上后，關(guān)閉前導(dǎo)流閘門，及至水庫水位上升至正常蓄水位；

水庫放空時(shí)，先開啟泄洪閘門，待水庫水位將至泄洪洞洞底位置，再同時(shí)開啟前導(dǎo)流閘門和后導(dǎo)流閘門，及至水庫放空。

本發(fā)明通過采用上述的布置方法所得的200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)，可于庫底附近位置設(shè)置放空洞，而能夠在當(dāng)前閘門技術(shù)水平條件下解決200米以上超高壩水庫的放空問題。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)的示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1-水庫，2-山體，3-庫底，4-正常蓄水位，5-泄洪洞，51-洞底，6-泄洪閘門，7-導(dǎo)流洞，8-前導(dǎo)流閘門，9-后導(dǎo)流閘門，10-連通洞，11-連通閘門。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

本實(shí)施例涉及一種200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)，如圖1中所示，該放空洞結(jié)構(gòu)設(shè)置于山體2上，在山體2的一側(cè)圍構(gòu)形成水庫1，放空洞結(jié)構(gòu)用于連通山體2的兩側(cè)，而實(shí)現(xiàn)對水庫1的放空作業(yè)。具體結(jié)構(gòu)上，本實(shí)施例的放空洞結(jié)構(gòu)包括靠近于水庫1的庫底3的位置設(shè)置在山體2中的導(dǎo)流洞7，以及于導(dǎo)流洞7上方設(shè)置在山體2中的泄洪洞5，在泄洪洞5中設(shè)置有泄洪閘門51，在導(dǎo)流洞7中則設(shè)有間隔布置的前導(dǎo)流閘門8和后導(dǎo)流閘門9。

本實(shí)施例中，該放空洞結(jié)構(gòu)還進(jìn)一步包括設(shè)置于山體2中的連通洞10，連通洞10的一端連通于前導(dǎo)流閘門8與后導(dǎo)流閘門9之間的導(dǎo)流洞7中，連通洞10的另一端則于導(dǎo)流洞7與泄洪洞5之間的位置開口于水庫1中，以實(shí)現(xiàn)與水庫1的連通，在連通洞10中也設(shè)置有連通閘門11，且本實(shí)施例中在具體設(shè)置上，連通閘門11也位于連通洞10與水庫1相連通的一側(cè)端口處。

此外，本實(shí)施例中在導(dǎo)流洞7中的前導(dǎo)流閘門8的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置有圖中未示出的水壓計(jì)，并在連通洞10內(nèi)的連通閘門11處也設(shè)有用于承接前導(dǎo)流閘門8兩側(cè)的水壓計(jì)間的壓力差信號，從而驅(qū)使連通閘門11啟閉的伺服啟閉裝置，該伺服啟閉裝置采用現(xiàn)有的由如plc等閉環(huán)控制模塊控制的電機(jī)即可。

本實(shí)施例中，前導(dǎo)流閘門8和后導(dǎo)流閘門9為分別靠近于導(dǎo)流洞7的兩端口處布置，而連通洞10與導(dǎo)流洞7的連通處也為靠近于前導(dǎo)流閘門8布置。此外，在高程設(shè)置上，本實(shí)施例中泄洪洞5的洞底51與水庫1的校核洪水位之間的高程差不大于160，如其可為110米設(shè)計(jì)，同時(shí)，導(dǎo)流洞7與泄洪洞5的洞底51之間的高程差也不大于160，如其也可為110米。

本實(shí)施例中，泄洪洞5及導(dǎo)流洞7和連通洞10的洞壁均應(yīng)密封良好，連通洞10的洞徑為50-200cm。而該放空洞結(jié)構(gòu)在具體布置構(gòu)建時(shí)，先于靠近水庫1的庫底3位置的山體2中設(shè)置導(dǎo)流洞7，再于導(dǎo)流洞7中設(shè)置間隔布置的前導(dǎo)流閘門8和后導(dǎo)流閘門9。而后，于導(dǎo)流洞7的上方，在山體2中設(shè)置泄洪洞5，并在泄洪洞5中設(shè)置泄洪閘門6。然后，于山體2中設(shè)置連通洞10，且使連通洞10的一端于前導(dǎo)流閘門8與后導(dǎo)流閘門9之間的位置連通至導(dǎo)流洞7中，連通洞10的另一端則于導(dǎo)流洞7與泄洪洞5之間的位置連通至水庫1中，最后在連通洞10中設(shè)置連通閘門11，并于前導(dǎo)流閘門8兩側(cè)設(shè)置水壓計(jì)，以及在連通閘門11處設(shè)置與上述兩側(cè)的水壓計(jì)相聯(lián)接的伺服啟閉裝置便可。

其中，根據(jù)具體情形，實(shí)際建設(shè)中可與上述步驟有所不同，而且在具體布置構(gòu)建中，應(yīng)使得導(dǎo)流洞7與泄洪洞5的洞底11的高程差，以及泄洪洞5的洞底11與水庫1的校核洪水位的高程差應(yīng)均不大于160米，前導(dǎo)流閘門8和后導(dǎo)流閘門9分別靠近于導(dǎo)流洞7的兩端口處布置，而連通閘門11則布置于連通洞10與水庫1相連通的一側(cè)端口處。此外，本實(shí)施例的導(dǎo)流洞7和泄洪洞5還可由工程建設(shè)期的導(dǎo)流洞結(jié)構(gòu)改建而成，以此可不必在工程完成后再用混凝土進(jìn)行回填，而能夠降低工程造價(jià)。

本實(shí)施例的200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)在使用中，以前導(dǎo)流閘門8上、下游兩側(cè)的水壓差為控制標(biāo)準(zhǔn)，而由伺服啟閉裝置控制連通洞10與水庫1之間的啟閉，以此對導(dǎo)流洞7內(nèi)前導(dǎo)流閘門8下游側(cè)的水壓力進(jìn)行控制，以使前導(dǎo)流閘門8的上、下游側(cè)水壓力差在閘門可承受的壓強(qiáng)范圍內(nèi)。具體運(yùn)行時(shí)，若水庫1蓄水，則開啟前導(dǎo)流閘門8和連通閘門11，關(guān)閉后導(dǎo)流閘門9、以及泄洪閘門6，待水庫1水位上升至連通閘門11之上后,關(guān)閉前導(dǎo)流閘門8，及至水庫1水位上升至正常蓄水位4。

在水庫1蓄水完成后，前導(dǎo)流閘門8上游面承受水壓為水庫1的水深，其下游面承受水壓為連通洞10的深度，前導(dǎo)流閘門8承受的綜合壓力為：水庫1的水深-連通洞10的深度，進(jìn)而分擔(dān)了前導(dǎo)流閘門的水壓。而當(dāng)水庫1放空時(shí)，則先開啟泄洪閘門6，待水庫1水位將至泄洪洞5的洞底51位置，再同時(shí)開啟前導(dǎo)流閘門8和后導(dǎo)流閘門9，及至水庫1放空即可。

本實(shí)施例的200米以上超高壩水庫放空洞結(jié)構(gòu)通過導(dǎo)流洞7中前、后導(dǎo)流閘門，以及連通洞10的設(shè)置，可經(jīng)由連通洞10對前導(dǎo)流閘門8的分壓，以及前、后導(dǎo)流閘門對壓力的共同承擔(dān)，從而能夠降低導(dǎo)流洞7中閘門的水壓力，以可于庫底3附近設(shè)置導(dǎo)流洞7進(jìn)行放空，而能夠在當(dāng)前閘門技術(shù)水平條件下解決200米以上超高壩水庫的放空問題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。