本實用新型屬于水利水電工程豎井溢洪道的泄洪消能領(lǐng)域,具體涉及一種退水隧洞進(jìn)口。

背景技術(shù)：

豎井溢洪道用于水利水電工程的泄洪消能，如圖1所示，其主要組成部分為：豎井1、消力井2及退水隧洞3，退水隧洞3與豎井1連接。

豎井溢洪道的水流經(jīng)過溢流堰，在溢流堰曲線下端形成高速水流；水流在豎井1中跌落，與空氣發(fā)生剪切和卷吸作用，挾帶大量的氣體射入豎井1底部的水體中，引發(fā)激烈的碰撞、剪切和摻混，消剎大量的能量；水流在豎井1內(nèi)以明流、明滿流交替或有壓流的方式進(jìn)入退水隧洞，再流入下游河渠。

從豎井1內(nèi)水流的運(yùn)動軌跡分析，由于豎井1的壁面對水流具有剛性的側(cè)向約束力，水流的流入與流出發(fā)生在同一個空間位置上，水流不可避免地會產(chǎn)生正面沖撞，從而導(dǎo)致水流強(qiáng)烈的激濺和彈射。激濺和彈射的水體拍擊退水隧洞進(jìn)口區(qū)段的頂部，對洞頂混凝土結(jié)構(gòu)帶來不利影響。

另外,對本案涉及的技術(shù)術(shù)語做出如下解釋：

退水隧洞進(jìn)口：是指退水隧洞入水的那一區(qū)域段，該區(qū)域段與退水隧洞洞身段連接。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決激濺和彈射水體拍擊退水隧洞進(jìn)口頂部的問題，本實用新型旨在提供一種退水隧洞進(jìn)口，有利于退水隧洞進(jìn)口區(qū)段混凝土結(jié)構(gòu)的安全，同時使得退水隧洞水流流態(tài)平穩(wěn)順暢。

本實用新型解決問題的技術(shù)方案是：一種退水隧洞進(jìn)口,包括與豎井底部連通的水平段、與水平段下游端連通的逆向斜坡段，所述水平段的頂部高程不高于逆向斜坡段下游端的底板高程。

上述方案中，水平段起到使水流轉(zhuǎn)向以及緩沖和消能作用，逆向斜坡段可提高下游水位，增大水深。水平段的頂部高程不高于逆向斜坡段下游端的底板高程（即退水隧洞洞身段的底板高程），確保退水隧洞進(jìn)口區(qū)域充滿水體，水流始終保持有壓流流態(tài)，避免了激濺和彈射水體拍擊退水隧洞進(jìn)口頂部。同時，豎井下部和退水隧洞進(jìn)口始終存留一定深度的水體，可用于消能，消能效果完全等同于消力井，因此不用再設(shè)置消力井。

進(jìn)一步的，在逆向斜坡段的下游端連接并連通有壓坡段，所述壓坡段的上游端的斷面面積大于壓坡段的下游端的斷面面積，壓坡段的下游端與退水隧洞洞身段連接并連通。

該進(jìn)一步改進(jìn)的方案中，逆向斜坡段與壓坡段具有對水的流態(tài)進(jìn)行調(diào)整的作用，可以使得退水隧洞水流流態(tài)平穩(wěn)順暢。

更進(jìn)一步的，所述壓坡段的頂部為傾斜面，在上游至下游方向上逐漸向下傾斜，壓坡段的斷面面積從上游端至下游端逐漸減小。

該進(jìn)一步改進(jìn)的方案中，頂部設(shè)置傾斜面的目的在于控制豎井內(nèi)的水位。

為避免有壓進(jìn)口段的氣泡發(fā)生震蕩或氣爆現(xiàn)象，一種優(yōu)選的方案中，所述壓坡段頂部設(shè)有第一排氣管，第一排氣管的進(jìn)口與壓坡段上游端的頂部連通，第一排氣管的出口與水隧洞洞身段的頂部連通。該種方案的第一排氣管設(shè)計適用于退水隧洞為明流洞的情況，第一排氣管能夠排除氣體，平衡壓坡段上、下游端的氣壓，避免水體內(nèi)部突然的壓力變化。

另一種優(yōu)選的方案中，所述壓坡段頂部設(shè)有出口與大氣連通的第二排氣管，第二排氣管的進(jìn)口與壓坡段上游端的頂部連通。該種方案的第二排氣管設(shè)計適用于退水隧洞為有壓洞的情況，第二排氣管能夠及時排除氣體。

進(jìn)一步的，所述逆向斜坡段的底板為階梯面，或齒坎面。這樣的設(shè)計能夠更好的調(diào)整水流，使水流流態(tài)更平穩(wěn)。

本實用新型能夠確保豎井下部和退水隧洞進(jìn)口始終充滿水體，水流始終保持有壓流流態(tài)，避免了激濺和彈射水體拍擊退水隧洞進(jìn)口頂部，有利于退水隧洞混凝土結(jié)構(gòu)的安全。豎井下部和退水隧洞進(jìn)口始終存留一定深度的水體，可用于消能，不需要設(shè)置消力井。

同時，逆向斜坡段與壓坡段的調(diào)整作用，可以使得退水隧洞水流流態(tài)平穩(wěn)順暢。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為現(xiàn)有的豎井溢洪道剖視圖。

圖2為實施例1一種形式的退水隧洞進(jìn)口剖視圖。

圖3為實施例1另一種形式的退水隧洞進(jìn)口剖視圖。

圖4為實施例2退水隧洞進(jìn)口剖視圖。

圖中：1-豎井，2-消力井，3-退水隧洞，21-水平段，22-逆向斜坡段，23-壓坡段，24-第一排氣管，25-洞身段,26-第二排氣管。

具體實施方式

實施例1

如圖2所示，一種退水隧洞進(jìn)口,包括與豎井1底部連通的水平段21、與水平段21下游端連通的逆向斜坡段22。在逆向斜坡段22的下游端連接并連通有壓坡段23。所述壓坡段23的上游端的斷面面積大于壓坡段23的下游端的斷面面積，壓坡段23的下游端與退水隧洞洞身段25連接并連通。

所述壓坡段23的頂部為傾斜面，在上游至下游方向上逐漸向下傾斜，壓坡段23的斷面面積從上游端至下游端逐漸減小。

所述水平段21的頂部高程不高于逆向斜坡段22下游端的底板高程（即退水隧洞洞身段25的底板高程）。

所述壓坡段23頂部設(shè)有第一排氣管24，第一排氣管24的進(jìn)口與壓坡段23上游端的頂部連通，第一排氣管24的出口與退水隧洞洞身段25的頂部連通。該第一排氣管24的設(shè)計適用于退水隧洞為明流洞的情況，第一排氣管24能夠排除氣體，平衡壓坡段上、下游端的氣壓，避免水體內(nèi)部突然的壓力變化。

所述逆向斜坡段22的底板可以設(shè)計為多種結(jié)構(gòu)形式，如圖3所示為階梯面，階梯高為1.0m、寬為2.0m。

或者還可以為齒坎面。

具體的，豎井1采用直徑為4m的圓形豎井。退水隧洞進(jìn)口的水平段21、逆向斜坡段22和退水隧洞洞身段25均為城門洞型斷面，寬和高均為4m，拱高為1m。壓坡段23長度5m，其下游端高度1m。第一排氣管24直徑0.2m。

實施例2

如圖4所示,重復(fù)實施例1，所不同的是排氣管的結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)退水隧洞為有壓洞時，所述壓坡段23頂部設(shè)有出口與大氣連通的第二排氣管26，第二排氣管26的進(jìn)口與壓坡段23上游端的頂部連通。第二排氣管26將氣體直接排至大氣。