一种用于高坝工程的多级挡水放空系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，包括沿着隧洞内水流流向依次布置的挡水单元、放水单元，挡水单元由n级挡水闸门装置按照适当间距布置而成，放水单元包括事故闸门装置和放水闸门装置，挡水单元n级挡水闸门装置均包括并列布置于隧洞内的检修闸井和工作闸井，平压管并列布置于各级闸井外侧并且分别与所有检修闸井、工作闸井连通，平压管相对于隧洞底部高度低于最后一个闸井内水位高度。采用本发明专利技术的技术方案，使闸井内水位逐级降低，并使每个挡水闸门装置的相对水压保持稳定，使闸门承受的合力在金属结构能够承受的最大范围内，实现了放空到任一深度的能力，同时，通过设置补气管和溢水廊道等装置，保证了放空系统的安全运行。

A Multi-stage Water Retaining and Venting System for High Dam Project

The invention discloses a multi-stage water retaining and draining system for high dam projects, which includes water retaining units and draining units arranged in turn along the flow direction of the water flow in the tunnel. The water retaining units are arranged by n-stage water retaining gate devices according to appropriate spacing. The draining units include accident gate devices and draining gate devices. The n-stage water retaining gate devices of the water retaining units are arranged side by side in the tunnel. In the overhaul and working sluice wells, the horizontal pressure pipes are arranged side by side at all levels of the sluice wells and are connected with all the overhaul and working sluice wells respectively. The horizontal pressure pipes are lower than the water level in the last sluice well relative to the bottom of the tunnel. By adopting the technical scheme of the present invention, the water level in the sluice well is reduced step by step, and the relative water pressure of each water retaining gate device is kept stable, so that the resultant force of the sluice gate is within the maximum range that the metal structure can bear, and the ability of emptying to any depth is realized. At the same time, the safe operation of the emptying system is guaranteed by installing a supplementary gas pipe and an overflow corridor, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高坝工程的多级挡水放空系统
本专利技术具体涉及水利水电工程
，尤其涉及一种用于高坝工程的多级挡水放空系统。
技术介绍
高坝工程为我国经济社会发展带来巨大能源效益，工程放空技术是其稳定、安全运行的重要保障。但是目前多数300m级高坝工程通过溢洪道、泄洪洞、放空洞只能放空到105m左右水深，剩余库容水量巨大，水压很大，受材料强度及金属结构制造工艺影响，难以实现更深层放空。因此，需要专利技术一种适应更深层放空的技术来满足当今高坝工程的放空运行需求。为满足300m级的高坝工程运行要求，公开号为CN105220659B的中国专利公开了一种高坝大库超深层挡水放空系统及其操作方法。通过设置多级闸门分担总水头，并在各级闸门后充水抵消挡水水头，使各级闸门承受的水推力在常规设计范围内，克服了金属结构专业现有技术难题，但是该结构仍存在以下不足：通气管设置在闸门井外侧，增加了施工难度；平压管、补气管、充水管设置复杂，且部分缺乏备用设施，可能导致系统平压失效；各级闸门系统按照水头平均分担，首级闸门仅分担一部分水头，增加了闸门井的数量及施工周期。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于高坝工程的多级挡水放空系统。本专利技术是通过如下技术方案予以实现的。本专利技术提供了一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，包括挡水单元、放水单元、平压单元和隧洞，所述隧洞与水源连通，沿着所述隧洞以内水流方向，所述挡水单元、放水单元按照适当的间距并列布置于所述隧洞之上，所述挡水单元包括沿着所述隧洞以内水流方向按照适当间距并列布置的n级挡水闸门装置，所述放水单元包括沿着所述隧洞以内水流方向按照适当间距并列布置于所述隧洞之上的事故闸门装置和排空闸门装置，其中，位于第一级挡水闸门装置的上游隧洞为有压段A，位于第一级挡水闸门装置与最后一级挡水闸门装置之间的隧洞为有压段B，位于最后一级挡水闸门装置与事故闸门装置之间的隧洞为有压段C，位于所述排空闸门装置之后的隧洞为无压段，所述挡水闸门装置包括沿着所述隧洞以内水流方向依次并列布置的检修闸井和工作闸井，所述事故闸门装置包括事故闸井，所述检修闸井、工作闸井和事故闸井以内分别设置有可阻断或导通所述隧洞的检修闸门、工作闸门和事故闸门，所述平压单元包括至少两条并列布置的平压主管，每条平压主管之上连接有第一支管和第二支管，所述第一支管和第二支管上均安装有至少两个球阀和一个活塞阀，其中所述第一支管与所述检修闸井连接，所述第二支管与所述工作闸井连接。沿着隧洞以内水流流向，自第2级挡水闸门装置起至最后1级挡水闸门装置止，任意相邻两级挡水闸门装置之间还设置有溢流廊道A，溢流廊道A的一端与检修闸井连通，溢流廊道A的另一端与工作闸井连通。沿着所述隧洞以内水流方向，所述溢流廊道A进口设置高度逐渐递减，并与其前一级挡水闸门装置控制水位高程相匹配。所述溢流廊道A的横断面外轮廓形状为城门洞型形状。所述最后一级挡水闸门装置的工作闸井还依次通过溢流廊道B、溢流竖井A、平压竖井与所述有压段C连通，溢流廊道B设置高度与所述最后一级挡水闸门装置控制水位高程相匹配，所述平压主管末端还与平压竖井连通。所述溢流竖井A与平压竖井相接处还通过溢流廊道C与所述无压段连通。所述溢流廊道B的横断面外轮廓形状为圆形或城门洞形。所述排空闸门装置包括与所述隧洞连通的弧形闸室，弧形闸室以内设置有相应的弧形闸门，弧形闸门可活动地导通或截断所述隧洞。与所述同一个检修闸井连通的第一支管的数量至少为2条，与所述同一个工作闸井连通的第二支管的数量至少为2条。定义所述有压段A水头为H0，所述挡水闸门装置数量为n,所述有压段B断面直径为D，各级挡水闸门装置承受水头为ΔH，当各级挡水闸门装置按照等水推力原则设计时，则H0、ΔH、D之间满足以下关系式：定义所述有压段A水头为H0，所述挡水闸门装置数量为n,所述有压段B断面直径为D，各级挡水闸门装置承受水头为Hi，其中，i＝1,2,3，…，n，当各级挡水闸门装置按照不等水推力原则设计时，则H0、Hi、D之间满足以下关系式：H0＝H1+H2+...Hn+D。所述隧洞数量为多条，并且各条隧洞分别布置于不同的高程，其中，沿着隧洞以内水流方向，每条隧洞之间上均按照适当间距并列布置有挡水单元、放水单元，所述挡水单元包括沿着所述隧洞以内水流方向按照适当间距并列布置的n级挡水闸门装置，所述放水单元包括沿着所述隧洞以内水流方向按照适当间距并列布置于所述隧洞之上的事故闸门装置和排空闸门装置，沿着所述隧洞高程由高至低的顺序，各级挡水单元以内所包含的挡水闸门装置的数量逐级递增，定义所述隧洞数量为k,各条隧洞之上所述有压段A水头为Hj，其中，j＝1,2,…,k，所述有压段B断面直径为D，则Hk、D之间满足以下关系式中的任意一式：Hj-Hj-1＝D。所述隧洞横截面为单一的城门洞型形状。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的技术方案，对于300m以上的高坝工程，在隧洞底部设置有截面为城门洞形状的隧洞，通过设置多级挡水闸门装置，使来自于隧洞上游的水压逐级降低水压，并使每级挡水闸门装置对水压的降低作用保持均衡，从而有利于减少整个放空系统中挡水闸门装置的设置级数，减少施工工程量，降低施工难度，节省施工建设成本，进一步地，通过设置多条平压管，使各个挡水闸门装置相互连通，并在平压管上设置多个阀门进行控制，从而尽最大可能地使每级挡水闸门装置内对水压的降低作用保持均衡，并可通过阀门的开闭对每级挡水闸门装置以内的水压进行调整，为完全排空水头奠定了良好的基础，此外，也保证了放水单元检修操作过程中的水位平衡，另外，多级挡水闸门装置中，最后一级挡水闸门装置作为检修时使用，其还配置有相应的补气管，可以通过补气管向水体内进行补气，避免产生空化、负压等不利情况。此外，通过设置溢水廊道，保证了放空系统在运行时各级挡水闸门装置的水压不会超过限额，有利于保障放空系统安全运行。附图说明图1是本专利技术放空系统的结构示意图；图2是本专利技术放空系统的纵向截面剖视图；图3是本专利技术放空系统的平压管的机构示意图；图4是本专利技术放空系统内挡水闸门装置数量为1时，各级闸门装置承受水头示意图；图5是本专利技术放空系统内挡水闸门装置数量为2时，各级闸门装置承受水头示意图。图中：1-挡水单元，2-放水单元，3-平压单元，4-挡水闸门装置，5-事故闸门装置，6-排空闸门装置，7-工作闸门，8-检修闸门，9-溢流廊道A，10-隧洞，11-溢流廊道B，12-溢流竖井A，13-溢流廊道C，14-事故闸门，15-弧形闸室，16-平压竖井，18-弧形闸门，19-平压主管，20-第一支管，21-第二支管，22-球阀，23-活塞阀，24-补气管，401-检修闸井，402-工作闸井，501-事故闸井，1001-有压段A，1002-有压段B，1003-有压段C，1004-无压段。具体实施方式下面结合附图进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。本专利技术的一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，如图1、图2、图3所示，包括挡水单元1、放水单元2、平压单元3和隧洞10，隧洞10与水源连通，沿着隧洞10以内水流方向，挡水单元1、放水单元2按照适当的间距并列布置于隧洞10之上，挡水单元1包括沿着隧洞10以内水流方向按照适当间距并列布置的n级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：包括挡水单元(1)、放水单元(2)、平压单元(3)和隧洞(10)，所述隧洞(10)与水源连通，沿着所述隧洞(10)以内水流方向，所述挡水单元(1)、放水单元(2)按照适当的间距并列布置于所述隧洞(10)之上，所述挡水单元(1)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向按照适当间距并列布置的n级挡水闸门装置(4)，所述放水单元(2)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向按照适当间距并列布置于所述隧洞(10)之上的事故闸门装置(5)和排空闸门装置(6)，其中，位于第一级挡水闸门装置(4)的上游隧洞(10)为有压段A(1001)，位于第一级挡水闸门装置(4)与最后一级挡水闸门装置(4)之间的隧洞(10)为有压段B(1002)，位于最后一级挡水闸门装置(4)与事故闸门装置(5)之间的隧洞(10)为有压段C(1003)，位于所述排空闸门装置(6)之后的隧洞(10)为无压段(1004)，所述挡水闸门装置(4)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向依次并列布置的检修闸井(401)和工作闸井(402)，所述事故闸门装置(5)包括事故闸井(501)，所述检修闸井(401)、工作闸井(402)和事故闸井(501)以内分别设置有可阻断或导通所述隧洞(10)的检修闸门(8)、工作闸门(7)和事故闸门(14)，所述平压单元(3)包括至少两条并列布置的平压主管(19)，每条平压主管(19)之上连接有第一支管(20)和第二支管(21)，所述第一支管(20)和第二支管(21)上均安装有至少两个球阀(22)和一个活塞阀(23)，其中所述第一支管(20)与所述检修闸井(401)连接，所述第二支管(21)与所述工作闸井(402)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：包括挡水单元(1)、放水单元(2)、平压单元(3)和隧洞(10)，所述隧洞(10)与水源连通，沿着所述隧洞(10)以内水流方向，所述挡水单元(1)、放水单元(2)按照适当的间距并列布置于所述隧洞(10)之上，所述挡水单元(1)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向按照适当间距并列布置的n级挡水闸门装置(4)，所述放水单元(2)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向按照适当间距并列布置于所述隧洞(10)之上的事故闸门装置(5)和排空闸门装置(6)，其中，位于第一级挡水闸门装置(4)的上游隧洞(10)为有压段A(1001)，位于第一级挡水闸门装置(4)与最后一级挡水闸门装置(4)之间的隧洞(10)为有压段B(1002)，位于最后一级挡水闸门装置(4)与事故闸门装置(5)之间的隧洞(10)为有压段C(1003)，位于所述排空闸门装置(6)之后的隧洞(10)为无压段(1004)，所述挡水闸门装置(4)包括沿着所述隧洞(10)以内水流方向依次并列布置的检修闸井(401)和工作闸井(402)，所述事故闸门装置(5)包括事故闸井(501)，所述检修闸井(401)、工作闸井(402)和事故闸井(501)以内分别设置有可阻断或导通所述隧洞(10)的检修闸门(8)、工作闸门(7)和事故闸门(14)，所述平压单元(3)包括至少两条并列布置的平压主管(19)，每条平压主管(19)之上连接有第一支管(20)和第二支管(21)，所述第一支管(20)和第二支管(21)上均安装有至少两个球阀(22)和一个活塞阀(23)，其中所述第一支管(20)与所述检修闸井(401)连接，所述第二支管(21)与所述工作闸井(402)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：沿着隧洞(10)以内水流流向，自第2级挡水闸门装置(4)起至最后1级挡水闸门装置止，任意相邻两级挡水闸门装置(4)之间还设置有溢流廊道A(9)，溢流廊道A(9)的一端与检修闸井(401)连通，溢流廊道A(9)的另一端与工作闸井(402)连通。3.根据权利要求2所述的一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：沿着所述隧洞(10)以内水流方向，所述溢流廊道A(9)进口设置高度逐渐递减，并与其前一级挡水闸门装置(4)控制水位高程相匹配。4.根据权利要求2所述的一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：所述溢流廊道A(9)的横断面外轮廓形状为城门洞型、圆形、马蹄形中的一种。5.根据权利要求1所述的一种用于高坝工程的多级挡水放空系统，其特征在于：所述最后一级挡水闸门装置(4)的工作闸井(402)还依次通过溢流廊道B(11)、溢流竖井A(12)、平压竖井(16)与所述有压段C(1003)连通，溢流廊道B(11)设置高度与所述最后一级挡水闸门装置(4)控制水位高程相匹配，所述平压主管(19)末端还与平压竖井(16)连通。6.根据权利要求5所述的一种用于高坝工程...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家修，杜帅群，湛正刚，李晓彬，郑雪玉，鲍伟，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52