一種復(fù)合琴鍵溢流堰式虹吸井和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井和方法，是一種水工設(shè)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(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的火核電廠排水虹吸井一般為中部進(jìn)水，且為減輕外海潮位變化對(duì)虹吸井上 游段的影響，火核電廠虹吸井內(nèi)設(shè)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(shí)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(shè)成本，虹吸井本身的尺寸往往偏小。該種設(shè)計(jì)存在下述問題： 1、如果虹吸井上游水池不采取導(dǎo)流、整流措施，虹吸井中部進(jìn)流突擴(kuò)后，主流擴(kuò)散距離 不夠，進(jìn)水口兩側(cè)出現(xiàn)明顯的回流區(qū)，導(dǎo)致虹吸井上游流態(tài)較差，且溢流堪中部會(huì)出現(xiàn)陣發(fā) 性的水體塞高，進(jìn)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(shí)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(jìn)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(huì)腐蝕排水口附 近的金屬結(jié)構(gòu)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種復(fù)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(jìn)堪頂形狀，提高水流單寬流量。
[0005] 本發(fā)明的目的是該樣實(shí)現(xiàn)的：一種復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井，包括：至少一個(gè)單 井組合體，所述的單井組合體包括帶有進(jìn)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(shè)有復(fù)合式琴鍵溢流堪；所 述的復(fù)合式琴鍵溢流堪包括；堪體，所述的堪體頂部交錯(cuò)設(shè)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(shè)置隔板，所述的正向 =角壞沿水流方向的截面形狀是兩個(gè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步的，所述的正向S角壞的迎水底角為30?60度。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的正向S角壞為S個(gè)，反向S角壞為兩個(gè)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的虹吸井具有兩個(gè)單井組合體，兩個(gè)所述的單井組合體共用一面 側(cè)墻，兩個(gè)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(cè)墻偏移。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的虹吸井具有=個(gè)單井組合體，=個(gè)所述的單井組合體共用兩面 側(cè)墻，其中兩側(cè)的兩個(gè)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(cè)墻偏 移。
[0012] 一種使用上述復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井的復(fù)合琴鍵溢流堪方法，所述的方法包括 如下步驟： 水流進(jìn)行豎井的步驟：用于水流通過進(jìn)水涵管進(jìn)入豎井 消除堪前禍流的步驟：用于利用堪前懸臂強(qiáng)迫水流改變流向，對(duì)進(jìn)水流進(jìn)行導(dǎo)流，消 除兩側(cè)回流區(qū)，使進(jìn)水涵管出口上部順時(shí)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(cuò)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(dǎo)致溢流連接井中順時(shí)針的縱禍整體上移和前移，使得滲氣水流氣泡 進(jìn)入出水涵管之前及時(shí)上浮，同時(shí)控制水跌高度，避免過多氣泡產(chǎn)生； 水流流出的步驟；用于水流經(jīng)溢流連接井和輸水涵管輸出。
[0013] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是；本發(fā)明采用的復(fù)合式琴鍵溢流堪作為過流設(shè)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(chǔ)上，增加一些復(fù)合式的水 工設(shè)施，省略了為調(diào)整流態(tài)在虹吸井上游設(shè)置的導(dǎo)流壞或在堪上設(shè)置的整流柵，從而增強(qiáng) 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(duì)周圍環(huán)境的影響。對(duì)于新設(shè)計(jì)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(jià)，并有效的消能消泡，實(shí)現(xiàn)相對(duì)清潔的排水。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一所述復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井的單井組合體的結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一所述復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井的單井組合體的結(jié)構(gòu)示意圖， 是圖1中A-A方向的截面圖； 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例一所述復(fù)合琴鍵溢流堪立體示意圖； 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例一所述復(fù)合琴鍵溢流堪結(jié)構(gòu)示意圖，是圖1中K處的放大圖； 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例一、二所述復(fù)合琴鍵溢流堪結(jié)構(gòu)示意圖，是圖4中D-D向剖視 圖； 圖6是本發(fā)明的實(shí)施例六所述兩個(gè)單井組合體結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明的實(shí)施例走所述=個(gè)單井組合體結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明的實(shí)施例八所述實(shí)例的流量系數(shù)對(duì)比曲線圖； 圖9是本發(fā)明的實(shí)施例八所述傳統(tǒng)實(shí)用溢流堪與復(fù)合琴鍵溢流堪水面對(duì)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(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例一； 本實(shí)施例是一種復(fù)合琴鍵溢流堪式虹吸井，如圖1、2、3、4、5所示。本實(shí)施例包括；至少 一個(gè)單井組合體，所述的單井組合體包括帶有進(jìn)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(shè)有復(fù)合式琴 鍵溢流堪3,見圖1、2。所述的復(fù)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(cuò)設(shè)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(shè)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(gè)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(shí)施例所述的虹吸井可W由多個(gè)單井組合體構(gòu)成，通常情況下可W使用一個(gè)單 井組合體，也可W使用兩個(gè)、=個(gè)或更多個(gè)單井組合體，W便增加流量。
[001引一個(gè)單井組合體的基本結(jié)構(gòu)包括進(jìn)、輸水涵管(進(jìn)、輸水箱涵）和一個(gè)井體，井體中 設(shè)有溢流堪。溢流堪將井體分為兩部分，進(jìn)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(chǎn)生落差，出現(xiàn)水跌。
[0019] 本實(shí)施例的關(guān)鍵在于在溢流堪的堪頂設(shè)置復(fù)交錯(cuò)排列的=角壞，形成類似琴鍵的 形狀，如圖3、4、5所示。
[0020] 本實(shí)施例所述復(fù)合琴鍵溢流堪整體由豎直的支座(堪體）和復(fù)合琴鍵溢流堪頂組 成。復(fù)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(gè)不同體型構(gòu)件組成： 兩個(gè)=角形和一個(gè)四邊形，兩個(gè)=角形具有一定寬度(水平面內(nèi)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(gè)=角形分為為兩個(gè)底角為銳角、頂角為純角 和一個(gè)底角為銳角，一個(gè)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(shè) 置四邊形的隔板，組成一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元。在堪頂排列該些基本結(jié)構(gòu)單元，形成交替排列的 兩種截面不同的=角壞交錯(cuò)排列。對(duì)于具體的單井組合體，可W根據(jù)需要排列數(shù)個(gè)基本結(jié) 構(gòu)單元，如3個(gè)、4個(gè)或者更多。
[0021] 復(fù)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(gè)=角形的底面長度相等并重合，兩條斜邊形成一個(gè)平行四邊形的 兩個(gè)斜邊，而兩個(gè)=角形的另一個(gè)斜邊，形成平行四邊形的對(duì)角線，而兩個(gè)=角形頂角之間 的連線是平行四邊形的另一個(gè)底邊。隔板的形狀即為該個(gè)平行四邊，即；平行四邊的一個(gè)底 邊與兩個(gè)=角壞的底邊重合，兩個(gè)斜邊分別與兩個(gè)=角形的一個(gè)斜邊重合，而平行四邊形 的另一個(gè)底邊則形成兩個(gè)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(jié)構(gòu)單元的支座中屯、線為準(zhǔn)，體型兩側(cè)為翻 轉(zhuǎn)后的鏡像布置?；窘Y(jié)構(gòu)單元的正向=角壞迎