阻抗与溢流相结合的调压井建造方法
专利名称：阻抗与溢流相结合的调压井建造方法
技术领域：
本发明涉及水电工程中引水发电洞调压井，尤其是涉及阻抗与溢流相结合的调压井建造方法。
背景技术：
在水电站工程中，机组负荷变化时会引起压力引水隧洞产生水锤压力。为减轻水锤压力，使机组负荷变化时能稳定运行，以确保发电质量，常在有压引水隧洞与压力管道衔接处建造调压室。对于长引水隧洞水电站，如果两岸山体较低，根据调压井最高涌波确定的调压井顶部高程可能会高出原地面很多。为降低调压井高度，减少投资，同时也使机组反应迅速及时，更快恢复稳定，就需要降低调压井最高涌波。阻抗式调压井具有削减调压井最高水位和抬高最低水位，以及使水位波动很快衰减的作用。但是，由于阻抗作用过大会导致调压井反射水锤波作用减小，从而导致水锤波穿井率高，所以，单靠设阻抗孔来降低调压井涌波是有限度的。而传统的溢流式调压井又因顶部溢流后需设堰下水室而使得结构过于复杂。因此，合适的调压井结构形式对减少工程投资、降低调压井最高涌波及使机组稳定运行至关重要。
发明内容
本发明目的在于提供一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，从而更有效、更简便地降低最高涌波。为实现上述目的，本发明可采取以下技术方案
本发明所述阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，包括调压井井筒、调压井顶部溢流堰、井筒周边消力池、泄水道、调压井井筒与引水发电洞之间起阻抗作用的连接管的建造；
一、调压井的建造调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为宜，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒采用钢筋混凝土结构，井壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰，圆弧直径参考井筒顶部厚度选取；
二、消力池的建造
围绕井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时井周的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程,池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖,并根据消力池中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为
Ld = 4. 3D0·27P ;其中 O = ^ ,
SP
式中q——为单宽流量，m3/s ;为安全计，取调压井甩负荷时的最大引用流量除以调压井顶口周长；
P-为井顶至池底板的高差，m ；
g——重力加速度，m/s2 ；、D——调压井井筒直径；
三、泄水道的建造
在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道深度依据调压井所在位置的地层覆盖层厚度确定，泄水道底板开挖至基岩面，宽度根据水力计算结果确定，原则不能使井周消力池水深过高而四处漫流，泄水道要将调压井溢出的水向河边或天然水沟处排泄；
四、连接管的建造
在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，连接管位于基岩内，采用钢筋混凝土衬砌，并对周边做好固结灌浆，防止调压井渗水对周围建筑物产生影响；连接管的直径根据阻抗孔要求确定，不宜过小，以免影响调压井反射水锤波作用。 本发明的优点在于调压井布置紧凑、结构简单、工程量少，投资节省。电站机组甩荷时调压井井筒水位抬高，水位超出井筒堰顶高程后开始溢流，水流通过空中掺气消能后，跌入井周消力池，在消力池中进一步消能，然后通过泄水道排入原河道(或附近排水沟)，由于阻抗及溢流作用，调压井水位壅高大幅降低，机组运行很快趋于稳定，隧洞内水锤压力也较小。电站机组增荷时调压井向隧洞补水，井筒水位开始降低，由于连接管尺寸较小，对水流起阻抗作用，调压井水位波动小，机组运行稳定。具体体现为
I、阻抗与溢流相结合，使调压井最高涌波大幅度下降，同时又适当抬高了调压井最低水位，有效地改善了电站机组的运行条件。2、调压井最高涌波的大幅度降低，使调压井高度也大幅度降低，井筒混凝土及配筋量相应减少很多；由于调压井顶部四周直接进行空中溢流，利用水流在空气中掺气消能，自流跌落到井周消力池后又利用水池中水深的水垫作用再进一步消能。
图I是本发明的调压井平面布置图。图2是图I的A-A向剖面图。图3是图I的B-B向剖面图。
具体实施例方式如图I、图2、图3所示，本发明所示阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，包括调压井井筒I、调压井顶部溢流堰2、调压井井筒I周边消力池3、泄水道4、调压井井筒I与引水发电洞5之间起阻抗作用的连接管6的建造；
一、调压井的建造调压井井筒I高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为宜，井筒I内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒I采用钢筋混凝土结构，井壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰2，圆弧直径参考井筒顶部厚度选取；
二、消力池的建造
围绕井筒I周边建造环形消力池3，消力池3底宽依据调压井溢流时井周的跌落水水舌长度Ld确定，消力池3底部的高程为完整基岩高程，池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖，并根据消力池3中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为Ld = 4. 3D0·27P ;其中
权利要求
1.一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，其特征在于 一、调压井的建造 调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为准，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒采用钢筋混凝土结构，井筒壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求确定；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰，该圆弧直径根据井筒顶部壁厚选取； 二、消力池的建造 围绕调压井井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程，池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖，并根据消力池中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为 Ld = 4. 3D0·27P ;其中 O = ^ , SP 式中q——为单宽流量，m3/s ;取调压井甩负荷时的最大引用流量除以调压井井口周长; P-为井顶至池底板的高差，m ； g——重力加速度，m/s2 ； D 调压井井筒内直径； 三、泄水道的建造 在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道的深度依据调压井所在位置的地层覆盖层厚度确定，泄水道底部开挖至基岩面，宽度根据水力计算结果确定； 四、连接管的建造 在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，采用钢筋混凝土衬砌，并对周边做好固结灌浆；连接管的直径根据阻抗孔要求确定。
全文摘要
本发明公开了一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为准，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求确定；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰；围绕调压井井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程，根据消力池中水深情况进行衬护；在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道底部开挖至基岩面；在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，对周边做好固结灌浆；连接管的直径根据阻抗孔要求确定。本发明优点在于结构简单紧凑、工程量少、投资节省。
文档编号E02B9/00GK102644261SQ20121013169
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者代巧枝, 刑建营, 刘军, 史海英, 周雪梅, 宋海印, 巴海涛, 杨顺群, 段世超, 胡永生, 郑春洲, 韩秋茸 申请人:黄河勘测规划设计有限公司
技术领域：
本发明涉及水电工程中引水发电洞调压井，尤其是涉及阻抗与溢流相结合的调压井建造方法。
背景技术：
在水电站工程中，机组负荷变化时会引起压力引水隧洞产生水锤压力。为减轻水锤压力，使机组负荷变化时能稳定运行，以确保发电质量，常在有压引水隧洞与压力管道衔接处建造调压室。对于长引水隧洞水电站，如果两岸山体较低，根据调压井最高涌波确定的调压井顶部高程可能会高出原地面很多。为降低调压井高度，减少投资，同时也使机组反应迅速及时，更快恢复稳定，就需要降低调压井最高涌波。阻抗式调压井具有削减调压井最高水位和抬高最低水位，以及使水位波动很快衰减的作用。但是，由于阻抗作用过大会导致调压井反射水锤波作用减小，从而导致水锤波穿井率高，所以，单靠设阻抗孔来降低调压井涌波是有限度的。而传统的溢流式调压井又因顶部溢流后需设堰下水室而使得结构过于复杂。因此，合适的调压井结构形式对减少工程投资、降低调压井最高涌波及使机组稳定运行至关重要。
发明内容
本发明目的在于提供一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，从而更有效、更简便地降低最高涌波。为实现上述目的，本发明可采取以下技术方案
本发明所述阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，包括调压井井筒、调压井顶部溢流堰、井筒周边消力池、泄水道、调压井井筒与引水发电洞之间起阻抗作用的连接管的建造；
一、调压井的建造调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为宜，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒采用钢筋混凝土结构，井壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰，圆弧直径参考井筒顶部厚度选取；
二、消力池的建造
围绕井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时井周的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程,池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖,并根据消力池中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为
Ld = 4. 3D0·27P ;其中 O = ^ ,
SP
式中q——为单宽流量，m3/s ;为安全计，取调压井甩负荷时的最大引用流量除以调压井顶口周长；
P-为井顶至池底板的高差，m ；
g——重力加速度，m/s2 ；、D——调压井井筒直径；
三、泄水道的建造
在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道深度依据调压井所在位置的地层覆盖层厚度确定，泄水道底板开挖至基岩面，宽度根据水力计算结果确定，原则不能使井周消力池水深过高而四处漫流，泄水道要将调压井溢出的水向河边或天然水沟处排泄；
四、连接管的建造
在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，连接管位于基岩内，采用钢筋混凝土衬砌，并对周边做好固结灌浆，防止调压井渗水对周围建筑物产生影响；连接管的直径根据阻抗孔要求确定，不宜过小，以免影响调压井反射水锤波作用。 本发明的优点在于调压井布置紧凑、结构简单、工程量少，投资节省。电站机组甩荷时调压井井筒水位抬高，水位超出井筒堰顶高程后开始溢流，水流通过空中掺气消能后，跌入井周消力池，在消力池中进一步消能，然后通过泄水道排入原河道(或附近排水沟)，由于阻抗及溢流作用，调压井水位壅高大幅降低，机组运行很快趋于稳定，隧洞内水锤压力也较小。电站机组增荷时调压井向隧洞补水，井筒水位开始降低，由于连接管尺寸较小，对水流起阻抗作用，调压井水位波动小，机组运行稳定。具体体现为
I、阻抗与溢流相结合，使调压井最高涌波大幅度下降，同时又适当抬高了调压井最低水位，有效地改善了电站机组的运行条件。2、调压井最高涌波的大幅度降低，使调压井高度也大幅度降低，井筒混凝土及配筋量相应减少很多；由于调压井顶部四周直接进行空中溢流，利用水流在空气中掺气消能，自流跌落到井周消力池后又利用水池中水深的水垫作用再进一步消能。
图I是本发明的调压井平面布置图。图2是图I的A-A向剖面图。图3是图I的B-B向剖面图。
具体实施例方式如图I、图2、图3所示，本发明所示阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，包括调压井井筒I、调压井顶部溢流堰2、调压井井筒I周边消力池3、泄水道4、调压井井筒I与引水发电洞5之间起阻抗作用的连接管6的建造；
一、调压井的建造调压井井筒I高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为宜，井筒I内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒I采用钢筋混凝土结构，井壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰2，圆弧直径参考井筒顶部厚度选取；
二、消力池的建造
围绕井筒I周边建造环形消力池3，消力池3底宽依据调压井溢流时井周的跌落水水舌长度Ld确定，消力池3底部的高程为完整基岩高程，池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖，并根据消力池3中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为Ld = 4. 3D0·27P ;其中
权利要求
1.一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，其特征在于 一、调压井的建造 调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为准，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒采用钢筋混凝土结构，井筒壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求确定；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰，该圆弧直径根据井筒顶部壁厚选取； 二、消力池的建造 围绕调压井井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程，池壁边坡根据地质情况确定的稳定边坡开挖，并根据消力池中水深情况进行衬护；跌落水水舌长度Ld计算公式为 Ld = 4. 3D0·27P ;其中 O = ^ , SP 式中q——为单宽流量，m3/s ;取调压井甩负荷时的最大引用流量除以调压井井口周长; P-为井顶至池底板的高差，m ； g——重力加速度，m/s2 ； D 调压井井筒内直径； 三、泄水道的建造 在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道的深度依据调压井所在位置的地层覆盖层厚度确定，泄水道底部开挖至基岩面，宽度根据水力计算结果确定； 四、连接管的建造 在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，采用钢筋混凝土衬砌，并对周边做好固结灌浆；连接管的直径根据阻抗孔要求确定。
全文摘要
本发明公开了一种阻抗与溢流相结合的调压井建造方法，调压井井筒高度根据库水位确定，以高出校核洪水位为准，井筒内径D依据托马准则计算的调压井稳定断面面积确定，井筒壁厚度根据满足混凝土抗裂要求及轴心受力要求确定；调压井顶部口沿做成圆弧状溢流堰；围绕调压井井筒周边建造环形消力池，消力池底宽依据调压井溢流时的跌落水水舌长度Ld确定，消力池底的高程为完整基岩高程，根据消力池中水深情况进行衬护；在消力池的一侧建造与其连通的泄水道，泄水道底部开挖至基岩面；在调压井的底部垂直向下开挖与引水发电洞相连通的连接管，对周边做好固结灌浆；连接管的直径根据阻抗孔要求确定。本发明优点在于结构简单紧凑、工程量少、投资节省。
文档编号E02B9/00GK102644261SQ20121013169
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者代巧枝, 刑建营, 刘军, 史海英, 周雪梅, 宋海印, 巴海涛, 杨顺群, 段世超, 胡永生, 郑春洲, 韩秋茸 申请人:黄河勘测规划设计有限公司
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