有壓隧洞洞內縮徑消能結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構。適用于水利水電工程。
【背景技術】
[0002] 有壓隧洞洞身一般承受中高水頭，出口下泄水流是一種高能急流，而下游河道多 為緩流，前者單位重量水體所具有的能量（即比能）比后者大得多，對下游河床有明顯的破 壞能力，形成沖刷。為防止刷深河槽，造成下游岸坡的破壞，選擇適當的消能措施，以降低有 壓隧洞出口的水頭和流速，改善水力學條件，從而保證建筑物安全。工程上常采用的消能措 施大致有：底流式、挑流式、面流式，這三種消能方式均考慮有壓隧洞的出口消能，而實際工 程應用時還應根據地形地質、水力及使用條件，因地制宜的采取其它合適的工程措施。
【發明內容】
[0003] 本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種結構簡單、施工 方便、工程投資較低的有壓隧洞洞內縮徑消能結構，以改善水力學條件，直接降低有壓隧洞 的出口水頭和流速。
[0004] 本實用新型所采用的技術方案是：一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，該有壓隧洞 具有上游側有壓隧洞、下游側有壓隧洞，以及設在下游側有壓隧洞出口處的出口弧門和消 能工，其特征在于：所述上游側有壓隧洞和下游側有壓隧洞之間依次設有縮徑段和漸擴段， 所述縮徑段由布置在有壓隧洞內內套鋼襯和填充在該鋼襯與有壓隧洞內壁之間的混凝土 封堵體構成，所形成的縮徑段其上游側斷面突變縮小；所述漸擴段由縮徑段的斷面漸變為 下游側有壓隧洞的斷面擴散而成。
[0005] 所述縮徑段的洞徑d為有壓隧洞洞徑D的1/2~2/3倍。
[0006] 所述漸擴段的擴散角取為10~20°。
[0007] 本實用新型的有益效果是：本實用新型結構簡單、施工方便、工程投入較低，通過 水力學計算表明，本實用新型可通過縮徑段消耗能量，改善下游側的水力學條件；通過混凝 土封堵體、內套鋼襯的縮徑段加固結構形式，可較大程度上加強結構受力條件，并增加結構 的平整度，避免出現高速水流下的空蝕現象。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0009] 圖2為本實用新型的上游側、下游側有壓隧洞段的剖視圖。
[0010] 圖3為本實用新型的縮徑段的剖視圖。
【具體實施方式】
[0011] 如圖1、圖2、圖3所示，本實施例為一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，該有壓隧洞 包括依次連接的上游側有壓隧洞1、縮徑段2、漸擴段3,以及下游側有壓隧洞4,下游側有壓 隧洞4出口處設有出口弧門和消能工5。其中，縮徑段2的斷面為突然縮小，再采用漸擴段 3與下游側有壓隧洞4相連；縮徑段采用混凝土封堵體21、內套鋼襯22的加固結構形式，可 避免空蝕破壞。
[0012] 本實施例中，上游側有壓隧洞1和下游側有壓隧洞4的洞徑D相同，縮徑段2的洞 徑d取為D/2~2D/3,漸擴段3為由直徑d的圓形斷面漸變為直徑D的圓形斷面，擴散角 取為10~20° (本例擴散角為10° );通過突縮面積的縮徑段2形成消能結構，漸擴段3 改善縮徑段下游側的水力學條件。由于有壓隧洞的斷面面積為縮徑段2的2. 25~4倍，因 此縮徑段的流速為有壓隧洞段的2. 25~4倍，可達到15~40m/s，高速水流將引起縮徑段 2部分混凝土結構的空蝕破壞；在縮徑段2采用內套鋼襯22,并在內套鋼襯與有壓隧洞內壁 之間填充混凝土封堵體21，有效的加固了縮徑段的結構，提高結構強度，增加結構平整度， 避免出現空蝕現象。
[0013] 本實施例的消能原理：有壓隧洞洞內水流通過孔口進入縮徑段2并形成高速水 流，高速水流再通過漸擴段3與下游側有壓隧洞4連接，水流恢復至正常流速。此時的流速 因經過縮徑段2的消能，小于原來有壓隧洞洞內的流速，且承壓水頭也小于進口的水頭。工 程上也可采用多級縮徑與漸擴，消除能量，降低出口水頭和流速。
[0014] 縮徑段2進口造成局部水頭損失AH可采用公式計算，以d取值D/2為例：
[0019] Aj一進口斷面面積，m2;
[0020] A2-縮徑段斷面面積，m2。
[0021] 一般有壓隧洞的流速在5~15m/s，以上式可求得局部損失可達7. 7~68. 9m，如 有壓隧洞承受的內水水頭在60~150m，可有效降低出口水頭13 %~46 %。
[0022] 上述說明并非對本實用新型的限制，本實用新型也并不限于上述舉例，本技術領 域的普通技術人員，在本實用新型的范圍內，做出的變化、改添加或替換，都應屬于本實用 新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，該有壓隧洞具有上游側有壓隧洞（I)、下游側有 壓隧洞（4)，以及設在下游側有壓隧洞出口處的出口弧門和消能工（5)，其特征在于：所述 上游側有壓隧洞（1)和下游側有壓隧洞（4)之間依次設有縮徑段（2)和漸擴段（3)，所述縮 徑段（2)由布置在有壓隧洞內的內套鋼襯（22)和填充在該鋼襯與有壓隧洞內壁之間的混 凝土封堵體（21)構成，所形成的縮徑段（2)其上游側斷面突變縮小；所述漸擴段（3)由縮 徑段（2)的斷面漸變為下游側有壓隧洞（4)的斷面擴散而成。2. 根據權利要求1所述的一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，其特征在于：所述縮徑段 (2) 的洞徑d為有壓隧洞洞徑D的1/2~2/3倍。3. 根據權利要求1所述的一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，其特征在于：所述漸擴段 (3) 的擴散角取為10~20°。
【專利摘要】本實用新型涉及一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構。本實用新型的目的是提供一種結構簡單、施工方便、工程投資較低的有壓隧洞洞內縮徑消能結構，以改善水力學條件，直接降低有壓隧洞的出口水頭和流速。本實用新型的技術方案是：一種有壓隧洞洞內縮徑消能結構，該有壓隧洞具有上游側有壓隧洞、下游側有壓隧洞，以及設在下游側有壓隧洞出口處的出口弧門和消能工，上游側有壓隧洞和下游側有壓隧洞之間依次設有縮徑段和漸擴段，縮徑段由布置在有壓隧洞內內套鋼襯和填充在該鋼襯與有壓隧洞內壁之間的混凝土封堵體構成，所形成的縮徑段其上游側斷面突變縮小；漸擴段由縮徑段的斷面漸變為下游側有壓隧洞的斷面擴散而成。本實用新型適用于水利水電工程。
【IPC分類】E02B9/06
【公開號】CN204803853
【申請號】CN201520403808
【發明人】姚敏杰, 李高會, 高雅芬, 朱安龍
【申請人】中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月11日