(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(10)申請(qǐng)公布號(hào)CN120211775A(71)申請(qǐng)人中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司地址410014湖南省長(zhǎng)沙市雨花區(qū)香樟東路16號(hào)(72)發(fā)明人魏杰馮樹(shù)榮張昂湯新武苗寶廣王立杰(74)專(zhuān)利代理機(jī)構(gòu)長(zhǎng)沙正奇專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113專(zhuān)利代理師秦亮(54)發(fā)明名稱(chēng)一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)本發(fā)明公開(kāi)了一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，豎井包括豎井主體、與豎井主體側(cè)壁相連接的隧洞以及豎向設(shè)置在隧洞內(nèi)的分流墩，該分流墩與豎井主體相連，且隧洞和分流墩左右兩側(cè)壁與豎井主體連接處均為喇叭型結(jié)構(gòu)；所述分流墩將隧洞的端部分隔為第一流道和第二流道，該第一流道和第二流道分別與豎井主體相連通，且第一流道和第二流道的左右內(nèi)側(cè)壁均與豎井21.一種豎井，包括豎井主體(1),其特征在于：還包括與豎井主體(1)側(cè)壁相連接的隧洞(2)以及豎向設(shè)置在隧洞(2)內(nèi)的分流墩(3),該分流墩(3)與豎井主體(1)相連，且隧洞(2)和分流墩(3)左右兩側(cè)壁與豎井主體(1)連接處均為喇叭型結(jié)構(gòu)；所述分流墩(3)將隧洞(2)的端部分隔為第一流道(201)和第二流道(202),該第一流道(201)和第二流道(202)分別與豎井主體(1)相連通，且第一流道(201)和第二流道(202)的左右內(nèi)側(cè)壁均與豎井主體(1)內(nèi)側(cè)壁相切。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎井，其特征在于：所述分流墩(3)設(shè)置在隧洞(2)的中部，第一流道(201)和第二流道(202)關(guān)于分流墩(3)對(duì)稱(chēng)設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的豎井，其特征在于：所述隧洞(2)為水平隧洞，該水平隧洞沿長(zhǎng)度方向的中心線與豎井主體(1)的軸向中心線垂直相交。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎井，其特征在于：所述隧洞(2)斷面形狀為正方形，該正方向的寬度為R。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的豎井，其特征在于：所述第一流道(201)和第二流道(202)位于豎井主體(1)處的寬度均大于0.5R。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的豎井，其特征在于：所述分流墩(3)是關(guān)于隧洞(2)沿長(zhǎng)度方向的中心線所在的豎直平面的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，該分流墩(3)遠(yuǎn)離豎井主體(1)的一端為流線型結(jié)7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的豎井，其特征在于：所述分流墩(3)遠(yuǎn)離豎井主體(1)的端部沿長(zhǎng)度方向的橫截面由兩個(gè)圓弧段(301)相交而成，該圓弧段(301)與分流墩(3)中心線的夾角為ε,ε≤90°。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的豎井，其特征在于：兩個(gè)所述圓弧段(301)的端部間距為D,9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的豎井，其特征在于：所述隧洞(2)設(shè)有多個(gè)，多個(gè)隧洞(2)沿著豎井主體(1)高度方向設(shè)置，或者多個(gè)隧洞(2)沿著豎井主體(1)周向均勻布10.一種抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，其特征在于：包括權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的豎井，豎井主體(1)設(shè)置在抽水蓄能電站庫(kù)區(qū)(9)內(nèi)；所述豎井主體(1)側(cè)壁上設(shè)有豎井壓坡段(6),該豎井壓坡段(6)通過(guò)退水隧洞(7)與消力池(8)相連通；所述隧洞(2)外端部通過(guò)導(dǎo)流段(4)與放水鋼管(5)相連通，放水鋼管(5)上設(shè)有閥門(mén)(10),放水鋼管(5)的外端部用于與導(dǎo)流隧洞堵頭段相連。3一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002]目前綠色低碳已成為能源發(fā)展時(shí)代主旋律，大力發(fā)展非化石能源，推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。建設(shè)水電站及抽水蓄能電站對(duì)于解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的能源短缺問(wèn)題、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。[0003]當(dāng)前全球各國(guó)積極面對(duì)氣候變化，積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，水電站及抽水蓄能電站必將迎來(lái)開(kāi)發(fā)建設(shè)的新浪潮。為了保障水利水電工程的運(yùn)行安全和達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期效益，泄水建筑物作為水利水電樞紐工程的重要組成部分，設(shè)計(jì)是否合理能否安全泄洪消能直接影響工程樞紐的正常運(yùn)行。[0004]豎井作為水電站及抽水蓄能電站經(jīng)常采用的一種泄水建筑物，一般布置在庫(kù)區(qū)或者山體中。泄洪時(shí)一般通過(guò)兩種方式進(jìn)入豎井主體內(nèi)進(jìn)行泄洪消能，一種是水流從豎井主體頂部垂直跌落至豎井主體中，在消能井中消能后經(jīng)過(guò)退水隧洞進(jìn)入下游河道；另一種是水流通過(guò)引水道從豎井主體上部水平進(jìn)入豎井主體，在豎井主體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在重力作用下進(jìn)入消能井中消能，消能后水流經(jīng)過(guò)退水隧洞進(jìn)入下游河道。針對(duì)目前泄洪水流進(jìn)入豎井的方式，水流進(jìn)入豎井的位置需布置在豎井主體的頂部或上部，水流進(jìn)入豎井位置不靈活。同時(shí)，水流在豎井主體內(nèi)沿程加速，在豎井主體底部的消能井中消能，為保證泄洪安全，消能井的尺寸需隨著水頭和流量的增大而增大，消能井的建設(shè)成本較高。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對(duì)目前存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，該豎井可以解決現(xiàn)有技術(shù)中消能井的建設(shè)成本較高的技術(shù)問(wèn)題。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種豎井，包括豎井主體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：還包括與豎井主體側(cè)壁相連接的隧洞以及豎向設(shè)置在隧洞內(nèi)的分流墩，該分流墩與豎井主體相連，且隧洞和分流墩左右兩側(cè)壁與豎井主體連接處均為喇叭型結(jié)構(gòu)；所述分流墩將隧洞的端部分隔為第一流道和第二流道，該第一流道和第二流道分別與豎井主體相連通，且第一流道和第二流道的左右內(nèi)側(cè)壁均與豎井主體內(nèi)側(cè)壁相切。[0007]隧洞兩側(cè)以及分流墩兩側(cè)均與豎井主體相切連接，水流通過(guò)隧洞引入至豎井主體內(nèi)，通過(guò)分流墩對(duì)水流起到分流的作用。分流墩將水流分為兩股，兩股水流分別通過(guò)第一流道和第二流道進(jìn)入豎井主體內(nèi)，利用第一流道和第二流道兩側(cè)弧線段邊墻的導(dǎo)向作用及水流的附壁特性，促使兩股水流平順進(jìn)入豎井主體后均沿著豎井主體邊壁旋轉(zhuǎn)，并在豎井主體內(nèi)發(fā)生自然碰撞，通過(guò)兩股水流的碰撞作用及豎井主體內(nèi)水流的剪切作用，使得水流的4能量在豎井主體內(nèi)耗散，可減小豎井泄洪對(duì)消能井底板的沖擊力以及消能井的開(kāi)挖深度，從而大幅度減小消能井的建設(shè)成本。另外，隧洞可布置在豎井任意高程，水流進(jìn)入豎井的位置更加靈活。[0008]優(yōu)選的，所述分流墩設(shè)置在隧洞的中部，第一流道和第二流道關(guān)于分流墩對(duì)稱(chēng)設(shè)置。由于第一流道和第二流道對(duì)稱(chēng)設(shè)置，使得進(jìn)入到第一流道和第二流道內(nèi)的兩股水流為對(duì)稱(chēng)水流，兩股對(duì)稱(chēng)水流在豎井主體內(nèi)發(fā)生自然碰撞，可增加水體消能率。[0009]優(yōu)選的，所述隧洞為水平隧洞，該水平隧洞沿長(zhǎng)度方向的中心線與豎井主體的軸向中心線垂直相交。[0010]優(yōu)選的，所述隧洞斷面形狀為正方形，該正方向的寬度為R。[0011]優(yōu)選的，所述第一流道和第二流道位于豎井主體處的寬度均大于0.5R。第一流道和第二流道的端部寬度均大于0.5R,可保證進(jìn)入豎井主體的水流流速不會(huì)增大，從而減小對(duì)豎井結(jié)構(gòu)的影響。[0012]優(yōu)選的，所述分流墩是關(guān)于隧洞沿長(zhǎng)度方向的中心線所在的豎直平面的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，該分流墩遠(yuǎn)離豎井主體的一端為流線型結(jié)構(gòu)。將分流墩的墩頭設(shè)置為流線型結(jié)構(gòu)，可減小水流對(duì)分流墩結(jié)構(gòu)的影響，從而保證分流墩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。[0013]為使得隧洞內(nèi)水流分流更加均勻、穩(wěn)定，優(yōu)選的，所述分流墩遠(yuǎn)離豎井主體的端部沿長(zhǎng)度方向的橫截面由兩個(gè)圓弧段相交而成，該圓弧段與分流墩中心線的夾角為ε,ε≤[0014]優(yōu)選的，兩個(gè)所述圓弧段的端部間距為D,0.1R≤D≤0.2R。[0015]優(yōu)選的，所述隧洞設(shè)有多個(gè)，多個(gè)隧洞沿著豎井主體高度方向設(shè)置，或者多個(gè)隧洞沿著豎井主體周向均勻布置。隧洞的數(shù)量可根據(jù)水流泄量的大小進(jìn)行增減，當(dāng)多個(gè)隧洞沿豎井主體周向均勻布置時(shí)，豎井主體內(nèi)有多股水流進(jìn)行相互碰撞，可進(jìn)一步增加水流效能[0016]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本申請(qǐng)還提供了一種抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，包括如上所述的豎井，豎井主體設(shè)置在抽水蓄能電站庫(kù)區(qū)內(nèi)；所述豎井主體側(cè)壁上設(shè)有豎井壓坡段，該豎井壓坡段通過(guò)退水隧洞與消力池相連通；所述隧洞外端部通過(guò)導(dǎo)流段與放水鋼管相連通，放水鋼管上設(shè)有閥門(mén)，放水鋼管的外端部用于與導(dǎo)流隧洞堵頭段相連。[0017]導(dǎo)流段一般為漸變段，當(dāng)需要進(jìn)行泄洪時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)，水流通過(guò)導(dǎo)流隧洞引入至放水鋼管、導(dǎo)流段和隧洞內(nèi)，并在分流墩的作用分為兩股水流進(jìn)入到豎井主體內(nèi)，在豎井主體內(nèi)進(jìn)行消能后通過(guò)豎井壓坡段和退水隧洞引入至消力池內(nèi)。[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種豎井和抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置隧洞與豎井主體連接，利用分流墩將隧洞在平面上分成對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)流道，且流道與豎井主體相切，水流通過(guò)分流墩和流道的導(dǎo)向作用，從兩側(cè)貼壁進(jìn)入豎井主體內(nèi)，在豎井主體內(nèi)形成自然碰撞，增加了水體消能率，可以減小下游消能建筑物的建設(shè)成本，同時(shí)減小了豎井泄洪對(duì)消能井底板的沖擊力，可大幅減小消能井的開(kāi)挖深度。附圖說(shuō)明[0019]圖1是本發(fā)明的豎井結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；5圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2中分流墩墩頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中分流墩墩頭圓弧曲線計(jì)算參數(shù)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中豎井主體上設(shè)置一個(gè)隧洞的泄洪消能效果圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例1中豎井主體上設(shè)有兩個(gè)隧洞的泄洪消能效果圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例2的抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的泄洪消能流態(tài)圖；圖10是現(xiàn)有技術(shù)的泄洪消能流態(tài)圖。[0020]在圖中具體實(shí)施方式[0021]以下將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)定作用。[0023]如圖1和圖2所示，某抽水蓄能電站放水管采用本發(fā)明的豎井，包括豎井主體1以及與豎井主體1連接的隧洞2,該隧洞2為水平隧洞，該水平隧洞沿長(zhǎng)度方向的中心線與豎井主體1的軸向中心線垂直相交。隧洞2斷面形狀為正方形，該正方向的寬度為R。隧洞2兩側(cè)通過(guò)圓弧端與豎井主體1相切連接，兩側(cè)圓弧段平面上呈對(duì)稱(chēng)布置。隧洞2中部布置分流墩3,分流墩3墩頭為流線型，分流墩3兩側(cè)也通過(guò)圓弧段與豎井主體1相切連接，兩側(cè)圓弧段平面上呈對(duì)稱(chēng)布置。分流墩3將隧洞2的端部分隔為第一流道201和第二流道202,該第一流道201和第二流道202分別與豎井主體1相連通，且第一流道201和第二流道202關(guān)于分流墩3對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一流道201和第二流道202位于豎井主體1處的寬度均大于0.5R。如圖4所示，分流墩3遠(yuǎn)離豎井主體1的端部沿長(zhǎng)度方向的橫截面由兩個(gè)圓弧段301相交而成，該圓弧段301與分[0024]如圖3所示，本實(shí)施例還提供了一種抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)，豎井主體1布置在抽水蓄能電站庫(kù)區(qū)9中，豎井主體1側(cè)壁上設(shè)有豎井壓坡段6,該豎井壓坡段6通過(guò)退水隧洞7與消力池8相連通。隧洞2設(shè)置在豎井壓坡段6的下方，隧洞2外端部通過(guò)導(dǎo)流段4與放水鋼管5連接，放水鋼管5進(jìn)口與導(dǎo)流隧洞堵頭段連接。放水鋼管5的進(jìn)口設(shè)置閥門(mén)10,控制放水鋼管5的泄洪。[0025]隧洞2斷面形狀為正方形，寬度R為2m,水流從放水鋼管5進(jìn)入隧洞2流態(tài)保持穩(wěn)定。分流墩3墩頭由兩個(gè)圓弧段301相交而成，圓弧段301與水平線夾角為3端部寬度D為0.35m(0.2m<0.35m<0.4m)。分流墩3墩頭部形狀采用圓弧曲線，可使流道內(nèi)的水流更加均勻、穩(wěn)定及水頭損失更小。如圖5所示，設(shè)分流墩3的邊壁與中心線的夾角為β,兩段圓弧段301的切線與分流墩3中心線的夾角均為ε。當(dāng)β=0、ε=45°時(shí)，墩頭形狀為尖6設(shè)：圓弧段301曲線半徑A0=Rd,圓弧段301曲線水平長(zhǎng)度CB=Ld,的分流作用下以及第一流道201和第二流道202兩側(cè)圓弧段邊墻的明的實(shí)施例1將放水鋼管5通過(guò)隧洞2連接豎井主體1,在豎井主7效保證泄洪安全，并節(jié)約工程建設(shè)成本。[0033]如圖8～圖10所示，本發(fā)明實(shí)施例2為某水電站泄槽出口采用本發(fā)明的豎井，該豎井結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中一致。本實(shí)施例的抽水蓄能電站泄水系統(tǒng)包括泄槽12,泄槽12在靠近下游河道時(shí)通過(guò)隧洞2與豎井主體1連接，隧洞2與豎井主體1連接處使用分流墩3對(duì)下泄的水流進(jìn)行分流。水流在豎井主體1內(nèi)貼壁旋轉(zhuǎn)，在豎井主體1的另一側(cè)形成自然碰撞，碰撞后的水流自然跌落至豎井主體1底部，再通過(guò)退水隧洞7將下泄水流排入下游河道11。[0034]如圖9所示，常規(guī)水電站一般采用泄槽12泄洪時(shí)，水流流速較大，由于下游河道寬度有限，水流通過(guò)挑流進(jìn)入下游河道11,水流的流速在空中不斷加速，到達(dá)水面的流速達(dá)20m/s,會(huì)對(duì)下游河道對(duì)岸形成嚴(yán)重的沖刷，存在泄洪安全問(wèn)題，同時(shí)由于挑流消能，下游也[0035]如圖10所示，本實(shí)施例中的水流通過(guò)分流墩3的分流作用，在豎井主體1內(nèi)形成碰撞消能，能量基本在豎井主體1內(nèi)耗散掉，水流可以平穩(wěn)進(jìn)入下游