一種復合琴鍵溢流堰式虹吸井和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種復合琴鍵溢流堪式虹吸井和方法，是一種水工設施和方法，是一 種火核電廠排出冷卻水的排水虹吸井和方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的火核電廠排水虹吸井一般為中部進水，且為減輕外海潮位變化對虹吸井上 游段的影響，火核電廠虹吸井內設有頂高程超過平均潮位的溢流堪，常見的為薄壁堪、寬頂 堪和實用堪。另一方面，隨著近年來電站容量的增大，虹吸井四季過流量都較大，為節(jié)約建 設成本，虹吸井本身的尺寸往往偏小。該種設計存在下述問題： 1、如果虹吸井上游水池不采取導流、整流措施，虹吸井中部進流突擴后，主流擴散距離 不夠，進水口兩側出現(xiàn)明顯的回流區(qū)，導致虹吸井上游流態(tài)較差，且溢流堪中部會出現(xiàn)陣發(fā) 性的水體塞高，進而影響下游流態(tài)。
[0003] 2、由于外海潮位較低，虹吸井堪頂多為自由溢流，堪后跌落落差太大，水躍消能滲 混過程中大量滲氣，如果虹吸井下游距離不夠，大量氣泡未能及時上浮至水面易被帶入下 游箱涵，將在排水口附近海域形成泡沫污染區(qū)。大量的微黃色泡沫隨排水進入海域，將在排 水口附近海域形成泡沫污染區(qū)，影響環(huán)境水域觀感，而且飛瓣的含鹽水霧會腐蝕排水口附 近的金屬結構物。
【發(fā)明內容】
[0004] 為克服現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提出了一種復合琴鍵溢流堪式虹吸井和方法。所 述的虹吸井和方法，通過改進堪頂形狀，提高水流單寬流量。
[0005] 本發(fā)明的目的是該樣實現(xiàn)的：一種復合琴鍵溢流堪式虹吸井，包括：至少一個單 井組合體，所述的單井組合體包括帶有進水涵管的豎井，所述的豎井與溢流連接井連接，所 述的溢流連接井與輸水涵管連接，所述豎井與溢流連接井之間設有復合式琴鍵溢流堪；所 述的復合式琴鍵溢流堪包括；堪體，所述的堪體頂部交錯設置底面水平的正向=角壞和反 向=角壞，所述的正向=角壞和反向=角壞的底面沿水流方向的長度超過堪體頂端的厚 度，形成堪前懸臂和堪后懸臂；所述的正向=角壞和反向=角壞之間設置隔板，所述的正向 =角壞沿水流方向的截面形狀是兩個底角為銳角，頂角為純角的=角形；所述的反向=角 壞沿水流方向的截面形狀是迎水的底角為銳角，背水的底角為純角，頂角為銳角的=角形。
[0006] 進一步的，所述的正向S角壞的迎水面與反向S角壞的背水面平行，所述的隔板 的形狀是與正向=角壞與反向=角壞沿水流方向截面相符的平行四邊形。
[0007] 進一步的，所述的正向S角壞的迎水底角大于反向S角壞的迎水底角。
[000引進一步的，所述的正向S角壞的迎水底角為30?60度。
[0009] 進一步的，所述的正向S角壞為S個，反向S角壞為兩個。
[0010] 進一步的，所述的虹吸井具有兩個單井組合體，兩個所述的單井組合體共用一面 側墻，兩個所述的單井組合體各自的輸水方涵的出水方向中屯、軸線向共用的側墻偏移。
[0011] 進一步的，所述的虹吸井具有=個單井組合體，=個所述的單井組合體共用兩面 側墻，其中兩側的兩個單井組合體各自的輸水方涵的出水方向中屯、軸線向共用的側墻偏 移。
[0012] 一種使用上述復合琴鍵溢流堪式虹吸井的復合琴鍵溢流堪方法，所述的方法包括 如下步驟： 水流進行豎井的步驟：用于水流通過進水涵管進入豎井 消除堪前禍流的步驟：用于利用堪前懸臂強迫水流改變流向，對進水流進行導流，消 除兩側回流區(qū)，使進水涵管出口上部順時針縱禍消失，縱向形成S型流線，增加水流流向距 離，消除豎井中部堪前出現(xiàn)的陣發(fā)性水體塞高； 水流堪頂溢流的步驟：用于水流通過正向S角壞和反向S角壞和隔板組成的堪頂，利 用正向S角壞和反向S角壞與隔板交錯排列，提高過堪水流的單寬流量，增大流量系數(shù)，降 低水頭和出流跌落落差，使水流從堪頂順暢溢流； 減少堪后氣泡的步驟；用于利用正向S角壞與反向S角壞混合排列，迫使斜向下部分 出水水流急速向下，導致溢流連接井中順時針的縱禍整體上移和前移，使得滲氣水流氣泡 進入出水涵管之前及時上浮，同時控制水跌高度，避免過多氣泡產生； 水流流出的步驟；用于水流經溢流連接井和輸水涵管輸出。
[0013] 本發(fā)明產生的有益效果是；本發(fā)明采用的復合式琴鍵溢流堪作為過流設施和抑泡 方案。即在盡量保持原虹吸井工程的前提下，在已有虹吸井的基礎上，增加一些復合式的水 工設施，省略了為調整流態(tài)在虹吸井上游設置的導流壞或在堪上設置的整流柵，從而增強 了虹吸井溢流堪的單寬過流能力，降低了與外海間的跌流落差，抑制了過堪水流滲混氣泡， 減少對周圍環(huán)境的影響。對于新設計的火核電廠排水虹吸井，使用所述的虹吸井和方法可 W盡量降低工程造價，并有效的消能消泡，實現(xiàn)相對清潔的排水。
【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明的實施例一所述復合琴鍵溢流堪式虹吸井的單井組合體的結構示 意圖； 圖2是本發(fā)明的實施例一所述復合琴鍵溢流堪式虹吸井的單井組合體的結構示意圖， 是圖1中A-A方向的截面圖； 圖3是本發(fā)明的實施例一所述復合琴鍵溢流堪立體示意圖； 圖4是本發(fā)明的實施例一所述復合琴鍵溢流堪結構示意圖，是圖1中K處的放大圖； 圖5是本發(fā)明的實施例一、二所述復合琴鍵溢流堪結構示意圖，是圖4中D-D向剖視 圖； 圖6是本發(fā)明的實施例六所述兩個單井組合體結合的結構示意圖； 圖7是本發(fā)明的實施例走所述=個單井組合體結合的結構示意圖； 圖8是本發(fā)明的實施例八所述實例的流量系數(shù)對比曲線圖； 圖9是本發(fā)明的實施例八所述傳統(tǒng)實用溢流堪與復合琴鍵溢流堪水面對比圖； 圖10是傳統(tǒng)虹吸井中的流態(tài)； 圖11是傳統(tǒng)虹吸井中的流態(tài)，是圖10中的E-E方向剖面圖。
【具體實施方式】
[0016] 實施例一； 本實施例是一種復合琴鍵溢流堪式虹吸井，如圖1、2、3、4、5所示。本實施例包括；至少 一個單井組合體，所述的單井組合體包括帶有進水涵管1的豎井2,所述的豎井與溢流連接 井4連接，所述的溢流連接井與輸水涵管5連接，所述豎井與溢流連接井之間設有復合式琴 鍵溢流堪3,見圖1、2。所述的復合式琴鍵溢流堪，如圖2所示，包括：堪體306,所述的堪體 頂部交錯設置底面水平的正向=角壞303和反向=角壞305,所述的正向=角壞和反向= 角壞的底面沿水流方向的長度超過堪體頂端的厚度，形成堪前懸臂301和堪后懸臂302。所 述的正向S角壞和反向S角壞之間設置隔板304,所述的正向S角壞沿水流方向的截面形 狀是兩個底角〇1、公1為銳角，頂角n為純角的立角形；所述的反向立角壞沿水流方向的 截面形狀是迎水的底角為銳角背水的底角公2為純角，頂角戶2為銳角的=角形，如圖 5所示。
[0017] 本實施例所述的虹吸井可W由多個單井組合體構成，通常情況下可W使用一個單 井組合體，也可W使用兩個、=個或更多個單井組合體，W便增加流量。
[001引一個單井組合體的基本結構包括進、輸水涵管(進、輸水箱涵）和一個井體，井體中 設有溢流堪。溢流堪將井體分為兩部分，進水的部分稱為豎井，出水的部分稱為溢流連接 井。由于溢流堪的作用，使兩部分井體中的水流產生落差，出現(xiàn)水跌。
[0019] 本實施例的關鍵在于在溢流堪的堪頂設置復交錯排列的=角壞，形成類似琴鍵的 形狀，如圖3、4、5所示。
[0020] 本實施例所述復合琴鍵溢流堪整體由豎直的支座(堪體）和復合琴鍵溢流堪頂組 成。復合琴鍵溢流堪頂水平的底面呈銀齒形，沿水流方向的剖面由=個不同體型構件組成： 兩個=角形和一個四邊形，兩個=角形具有一定寬度(水平面內垂直于水流方向的延伸)， 形成=角壞，而四邊形為薄壁，形成隔板。兩個=角形分為為兩個底角為銳角、頂角為純角 和一個底角為銳角，一個底角為純角，頂角為銳角的=角形。兩種截面不同的=角形之間設 置四邊形的隔板，組成一個基本結構單元。在堪頂排列該些基本結構單元，形成交替排列的 兩種截面不同的=角壞交錯排列。對于具體的單井組合體，可W根據(jù)需要排列數(shù)個基本結 構單元，如3個、4個或者更多。
[0021] 復合琴鍵溢流堪頂放在堪體支座之上，分別向水流的上下游伸出了懸臂。懸臂是 =角壞的底面或傾斜面，可W起到阻止底部水流向上的沖擊。正向=角壞和反向=角壞的 形狀可W該樣確定；兩個=角形的底面長度相等并重合，兩條斜邊形成一個平行四邊形的 兩個斜邊，而兩個=角形的另一個斜邊，形成平行四邊形的對角線，而兩個=角形頂角之間 的連線是平行四邊形的另一個底邊。隔板的形狀即為該個平行四邊，即；平行四邊的一個底 邊與兩個=角壞的底邊重合，兩個斜邊分別與兩個=角形的一個斜邊重合，而平行四邊形 的另一個底邊則形成兩個S角形頂角的連線。
[0022] W帶有平行四邊形隔板所形成的基本結構單元的支座中屯、線為準，體型兩側為翻 轉后的鏡像布置?；窘Y構單元的正向=角壞迎