一种气囊式竖井泄洪洞的制作方法

本技术涉及泄洪洞，更具体的是涉及气囊式竖井泄洪洞。

背景技术：

1、在水电站工程中，为调节水库的库容及水位，宣泄洪水，通常需要设置泄水建筑物，以确保大坝的安全。而为了减少地表土方开挖，避免不良地质条件，多采用竖井式泄洪洞，其同时具备经济实用的优点。现有专利公开了如下技术：

2、公开号为cn113089603a，专利名称为“一种竖井旋流泄洪洞”的专利公开了如下内容：包括依次连接的进口闸室段、上平洞段、涡室连接段、涡室、竖井和下平洞段，所述的涡室的底端通过渐变段与竖井连接，竖井的底端设置有消力井，竖井的侧壁下部通过衔接段与下平洞段连接；所述的涡室连接段的底板上设置有分流墩，所述的涡室的内侧设置有导流坎。本发明竖井旋流泄洪洞，能够实现竖井旋流泄洪洞涡室水流流态规整、通气顺畅、消能充分，同时还可降低涡室高度，保证高水头、大流量竖井旋流泄洪洞安全运行。

3、公开号为cn117051787a，专利名称为“一种竖井泄洪洞系统”的专利公开了如下内容：一种竖井泄洪洞系统，在环形溢流堰下部喇叭口末段与竖井井身段连接处设置突扩结构，在突扩处设置通气管；在竖井与下平洞连接处顶部，沿下平洞纵轴线方向设有压板。下泄水流通过环形溢流堰进入喇叭口形收缩段，在突扩结构进入竖井井身段，形成四周具有稳定空腔的脱壁流，避免了竖井井壁的接触，竖井突扩体型、压板体型简单，施工量小，无需太多维护，经济适用。水流进入平洞，下平洞设置压板以消减水面紊动，调节水流方向和稳定水面为主要作用，同时不影响下部过水面积，不对下泄水流起到加速作用。本发明的有效消除了竖井井壁被水流冲刷的威胁并有效调整下平洞流态，消除了安全隐患，保护了竖井洞身及平洞结构安全。

4、但上述专利和传统的竖井式泄洪洞进口段大多采用混凝土结构，不能调节流量，适用情况单一，调节能力、超泄(库上游洪水来水量超出原有设计标准)和预泄(在洪水来临前提前将水库上游水宣泄掉，腾出库容)能力较差，消能作用差。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种气囊式竖井泄洪洞。具有可远程操控、调节能力强、消能缓冲效果好的优点。提高操作人员安全性，改善进口水流流态，提高建筑物整体结构稳定性。

2、本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本实用新型提供一种气囊式竖井泄洪洞，包括环形气囊堰、竖井、消能缓冲段、压坡段、退水洞段以及控制系统，环形气囊堰套设在竖井顶部外壁上，消能缓冲段设置在竖井底部，竖井靠近底部一侧与压坡段相连，压坡段与退水洞段连通，环形气囊堰内设置有充放气控制机构，控制系统控制充放气控制机构开度。

4、具体来说，压坡段为保证竖井中的水进入退水洞段，由无压状态转为有压状态。退水洞段将大坝上游水宣泄至大坝下游。本方案采用气囊调节，有很强的预泄和超泄能力。还可通过远端输送信号，远端操控，灵活调节洪水宣泄量，提高操作人员的安全性。

5、在一个实施方式中，充放气控制机包括按圆周阵列布置在环形气囊堰内的多个充气阀室。

6、具体来说，充气阀室控制充放气气囊，同时又可以作为防涡梁，起到改善水流，防止竖井进口处产生漩涡的作用。

7、在一个实施方式中，环形气囊堰包括与地基相连的环形的混凝土底板、设置在混凝土底板上的气囊、倾斜设置在气囊外侧用于调节水流的挡板、以及将气囊和挡板锁紧在混凝土底板上的锁紧机构，气囊通过控制充气气压调节挡板开度；

8、环形气囊堰还包括部分设置在混凝土底板内且与充气阀室连通的充气管、以及用于布置充气管的充气廊道，充气廊道设置在混凝土底板内。

9、具体来说，挡板用于挡水或控制水流流态，调节水流，气囊通过控制充气气压调节挡板开度；充气管与充气阀室相连，用来充放气；充气廊道用作布置充气管；混凝土底板将环形气囊堰整体与地基相连，上表面采用倒圆角，用于改善水流流态。

10、在一个实施方式中，锁紧机构为螺栓锁紧组件，螺栓锁紧组件包括螺杆和与螺杆配合的螺母。

11、在一个实施方式中，挡板上设置有增加挡板强度的肋板。肋板用于抵消挡板变形，是一种加固结构。

12、在一个实施方式中，挡板和肋板的材质均为不锈钢。

13、在一个实施方式中，控制系统包括控制线路和远端控制区，各充气阀室通过对应的连接管线与远端控制区相连。

14、具体来说，控制线路通过输送信号控制充气阀室和气囊开度。远端控制区通过控制线路，输送信号，控制充气阀室和气囊的开度。

15、在一个实施方式中，竖井为钢筋混凝土结构，竖井通过锚杆与周围岩体紧固。

16、在一个实施方式中，消能缓冲段包括设置在竖井下方的止水橡胶层和设置在止水橡胶层下方的弹性缓冲机构，弹性缓冲机构一端固定在竖井底部，另一端与止水橡胶层下表面固定连接，水橡胶层的外部形状与竖井形状相适应，水橡胶层与竖井内部密封。

17、具体来说，消能缓冲段由止水橡胶层和弹性缓冲机构(消能缓冲作用)组成。止水橡胶层可起到水流缓冲作用；止水橡胶层还可以起到封闭作用，不让水流进入弹性缓冲机构所在空腔中。

18、在一个实施方式中，弹性缓冲机构包括并列设置在竖井底部的多个可压缩弹簧。

19、本实用新型的有益效果如下：

20、1、本实用新型设计合理，采用气囊调节，有很强的预泄和超泄能力。此外，本实用新型可通过远端输送信号，远端操控，灵活调节洪水宣泄量，提高操作人员的安全性。

21、2、本实用新型的充气阀室迎水面采用倒圆角形式，将其改造为防涡梁，不仅可用于存放充气设备，且可以起到防止漩涡产生，改善进口水流流态的作用。

22、3、通过止水橡胶层能起到很好的缓冲效果，同时根据其良好的止水密封性，可以避免竖井内的水流进入压缩弹簧所在的密闭空腔内，大大延长了压缩弹簧的使用寿命。压缩弹簧可以起到很好的消能作用，大大减缓竖井上游水流对底板及四周的冲击力，增强整体结构的安全可靠性。

技术特征：

1.一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，包括环形气囊堰(1)、竖井(2)、消能缓冲段(3)、压坡段(4)、退水洞段(5)以及控制系统，所述环形气囊堰(1)套设在所述竖井(2)顶部外壁上，所述消能缓冲段(3)设置在所述竖井(2)底部，所述竖井(2)靠近底部一侧与所述压坡段(4)相连，所述压坡段(4)与所述退水洞段(5)连通，所述环形气囊堰(1)内设置有充放气控制机构，所述控制系统控制所述充放气控制机构开度。

2.根据权利要求1所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述充放气控制机包括按圆周阵列布置在所述环形气囊堰(1)内的多个充气阀室(6)。

3.根据权利要求2所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述环形气囊堰(1)包括与地基相连的环形的混凝土底板(18)、设置在所述混凝土底板(18)上的气囊(13)、倾斜设置在所述气囊(13)外侧用于调节水流的挡板、以及将所述气囊(13)和所述挡板锁紧在所述混凝土底板(18)上的锁紧机构，所述气囊(13)通过控制充气气压调节所述挡板开度；

4.根据权利要求3所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，锁紧机构为螺栓锁紧组件，所述螺栓锁紧组件包括螺杆(15)和与所述螺杆(15)配合的螺母(14)。

5.根据权利要求3所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述挡板上设置有增加所述挡板强度的肋板。

6.根据权利要求5所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述挡板和所述肋板的材质均为不锈钢。

7.根据权利要求2所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述控制系统包括控制线路(7)和远端控制区(8)，各所述充气阀室(6)通过对应的连接管线与所述远端控制区(8)相连。

8.根据权利要求1所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述竖井(2)为钢筋混凝土结构，所述竖井(2)通过锚杆与周围岩体紧固。

9.根据权利要求1所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述消能缓冲段(3)包括设置在所述竖井(2)下方的止水橡胶层(31)和设置在所述止水橡胶层(31)下方的弹性缓冲机构(32)，所述弹性缓冲机构(32)一端固定在所述竖井(2)底部，另一端与所述止水橡胶层(31)下表面固定连接，所述水橡胶层的外部形状与所述竖井(2)形状相适应，所述水橡胶层与所述竖井(2)内部密封。

10.根据权利要求9所述的一种气囊式竖井泄洪洞，其特征在于，所述弹性缓冲机构(32)包括并列设置在所述竖井(2)底部的多个可压缩弹簧。

技术总结
本技术公开了一种气囊式竖井泄洪洞，涉及泄洪洞技术领域，包括环形气囊堰、竖井、消能缓冲段、压坡段、退水洞段以及控制系统，环形气囊堰套设在竖井顶部外壁上，消能缓冲段设置在竖井底部，竖井靠近底部一侧与压坡段相连，压坡段与退水洞段连通，环形气囊堰内设置有充放气控制机构，控制系统控制充放气控制机构开度。本方案采用气囊调节，有很强的预泄和超泄能力。还可通过远端输送信号，远端操控，灵活调节洪水宣泄量，提高操作人员的安全性。

技术研发人员：袁晓洁,徐波,田静杰,徐颖,夏帆,胡长浩
受保护的技术使用者：三峡金沙江川云水电开发有限公司
技术研发日：20240321
技术公布日：2024/11/28