专利摘要
本实用新型提供一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统。该尾水系统包括至少两个尾水支洞、转弯岔口段(7)和尾水洞(12)，所述至少两个尾水支洞分别与所述转弯岔口段(7)的入口端连通，所述尾水洞(12)与所述转弯岔口段(7)的出口端连通，该转弯岔口段(7)呈弯曲状，所述尾水洞(12)中心线与所述尾水支洞中心线存在转弯角度，每个所述尾水支洞中部的锯齿形消能段(5)的底板(11)上设置有三角形断面组成的锯齿形消能工(10)。该尾水系统通过在尾水支洞中部的底板设置锯齿形消能工，能够抑制尾水系统产生的不利水力波动影响，避免机组功率的低频波动。
权利要求
1.一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统，其特征在于，该尾水系统包括至少两个尾水支洞、转弯岔口段(7)和尾水洞(12)，所述至少两个尾水支洞分别与所述转弯岔口段(7)的入口端连通，所述尾水洞(12)与所述转弯岔口段(7)的出口端连通，该转弯岔口段(7)呈弯曲状，所述尾水洞(12)中心线与所述尾水支洞中心线存在转弯角度，每个所述尾水支洞中部的锯齿形消能段(5)的底板(11)上设置有三角形断面组成的锯齿形消能工(10)。
2.根据权利要求1所述的尾水系统，其特征在于，该锯齿形消能工(10)的两端在所述尾水支洞的宽度方向上分别与所述尾水支洞的边墙(8)相抵。
3.根据权利要求1或2所述的尾水系统，其特征在于，所述锯齿形消能工(10)为一段多个连续的三角形断面结构，或者为多个等距离间断的三角形断面结构,所述锯齿形消能工(10)沿所述尾水支洞的长度方向间隔分布。
4.根据权利要求1所述的尾水系统，其特征在于，所述锯齿形消能工(10)的纵向截面形状为直角三角形，且该直角三角形的斜边或长直角边设置在所述尾水支洞的底板(11)上。
5.根据权利要求4所述的尾水系统，其特征在于，定义该直角三角形靠近所述尾水支洞上游的角为α，定义该直角三角形靠近所述尾水支洞下游的角为β，定义该直角三角形的顶角为γ，则满足以下关系：30°＜α＜60°，45°＜β≤90°，α＜β，45°＜γ≤90°。
6.根据权利要求5所述的尾水系统，其特征在于，定义该三角形的垂直高度为h，则h处于0.3m～1.5m，定义该三角形的长边为l，则l处于1.0m～2m。
7.根据权利要求1所述的尾水系统，其特征在于，所述尾水支洞包括水平段和无压斜底坡段(3)，所述无压斜底坡段(3)位于所述水平段的上游，所述无压斜底坡段(3)沿水流方向逐渐升高。
8.根据权利要求7所述的尾水系统，其特征在于，所述锯齿形消能工(10)设置在所述水平段。
9.根据权利要求1所述的尾水系统，其特征在于，所述锯齿形消能工(10)为混凝土结构或者钢结构。
10.根据权利要求1所述的尾水系统，其特征在于，所述转弯岔口段(7)出口端中心线与所述尾水支洞中心线之间的夹角φ一般为120°～150°。
说明书
技术领域
本实用新型涉及水利水电工程引水发电系统领域，具体而言，涉及一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统。
背景技术
水电站尾水隧洞是将水电站地下厂房发电尾水泄往下游河床提供通道的水工隧洞。通过水轮机的尾水余能不多，故尾水隧洞不存在一般水工隧洞中可能有的高压或高速水流问题，但其断面形态和布置形式应与水轮机尾水管良好协调，使水流顺畅平稳，防止尾水受阻壅高或波动导致的机组运行不稳定和功率波动问题。对于长尾水隧洞的电站，为了节省开挖量，往往采用多机一洞的布置形式，一个水力单元的机组尾水出口经过尾水调压井后汇总成一条尾水洞流入下游河道，尾水调压井的作用是在机组增减负荷或者发生事故时减少流道的水锤作用，保护水工建筑物的安全。
近年来，部分引水式电站采用上游侧调压井，而取消了尾水调压井的设计，在尾闸室下游一段距离进行尾水支洞的合并，同时转弯后进入同一个加宽的尾水隧洞。对于这种类型的尾水系统布置具有一些优点：通过优化尾水调压井，增加弯道后控制尾水洞流向，大大减少了开挖量；同时由于在合并处的大转弯，缩小了电站影响区域，减小了对下游城镇的影响。但是在电站投产后，逐渐发现采用这种尾水系统也存在一些不足之处，由于在尾水支洞汇合处的水力作用，同时由于没有尾水调压井的缓冲作用，尾水各支洞的水位会出现超低频振荡问题，同一个水力单元的机组间在运行中会出现相互影响，机组负荷因此出现波动，特别是在下游水位较低的枯水期，给机组本身和电网都带来了影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统，以解决上述的技术问题。
本实用新型提供一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统，该尾水系统包括至少两个尾水支洞、转弯岔口段和尾水洞，所述至少两个尾水支洞分别与所述转弯岔口段的入口端连通，所述尾水洞与所述转弯岔口段的出口端连通，该转弯岔口段呈弯曲状，所述尾水洞中心线与所述尾水支洞中心线存在转弯角度，每个所述尾水支洞中部的锯齿形消能段的底板上设置有三角形断面组成的锯齿形消能工。
可选地，该锯齿形消能工的两端在所述尾水支洞的宽度方向上分别与所述尾水支洞的边墙相抵。
可选地，所述锯齿形消能工为一段多个连续的三角形断面结构，或者为多个等距离间断的三角形断面结构,所述锯齿形消能工沿所述尾水支洞的长度方向间隔分布。
可选地，所述消能工的纵向截面形状为直角三角形，且该直角三角形的斜边或长直角边设置在所述尾水支洞的底板。
可选地，定义该直角三角形靠近所述尾水支洞上游的角为α，定义该直角三角形靠近所述尾水支洞下游的角为β，定义该直角三角形的顶角为γ，则满足以下关系：30°＜α＜60°，45°＜β≤90°，α＜β，45°＜γ≤90°。
可选地，定义该三角形的垂直高度为h，则h处于0.3m～1.5m，定义该三角形的长边为l，则l处于1.0m～2m。
可选地，所述尾水支洞包括水平段和无压斜底坡段，所述无压斜底坡段位于所述水平段的上游，从所述尾水支洞的上游指向下游方向，所述无压斜底坡段逐渐升高。
可选地，所述消能工为混凝土结构或者钢结构。
可选地，所述锯齿形消能工与转弯岔口段起点的距离大于2倍支洞宽度。
可选地，所述转弯岔口段出口端中心线与所述尾水支洞中心线之间的夹角 一般为120°～150°。
本实用新型实施例的有益效果是：本实施例中的尾水系统具有至少两个交汇在一起尾水支洞，尾水支洞的出口端与转弯岔口段的入口端连通，该转弯岔口段呈弯曲状，相对于直线型的尾水支洞，可以节省开挖量。由于尾水支洞内设置有锯齿形消能工，当水流通过消能工时，将发生水流的碰撞、跌落，起到对水流的消能作用，且水流将发生局部水头损失，从而抬升水位、降低水流速，使得在交汇处的水力作用减弱，有利于减小对下游河道的冲刷，并且，水流速度的降低会减弱下游所产生的反向冲击波。此外，当单个尾水支洞运行时，锯齿形消能工能够抑制转弯岔口段引起的水流反向冲击波，并且，当两个尾水支洞同时运行时，支洞流量调整时，能够起到抑制与相邻尾水支洞水流冲击作用和转弯处边墙的反作用同时产生的反向冲击波影响，由此，可以降低对锯齿形消能工上游处水流的影响，抑制闸前水流产生较大的压力脉动，避免机组功率的波动，有利于提高机组和电网的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的尾水系统的平面布置图；
图2为图1的纵剖面图；
图3为多个消能工的俯视图；
图4为图3中的Ⅰ-Ⅰ剖视图；
图5为图4中的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图标：1-尾水支洞有压段；2-尾水支洞闸室；3-无压斜底坡段；4-无压水平底坡前段；5-锯齿形消能段；6-无压水平底坡后段；7-转弯岔口段；8-边墙；9-顶拱；10-锯齿形消能工；11-底板；12-尾水洞。
S-尾水支洞中轴线间距离，R1-1号尾水支洞转弯半径，R2-2号尾水支洞转弯半径；R3-岔口半径；L1-无压水平底坡前段长度，L-锯齿形消能段长度，L2-无压水平底坡后段长度；B1-尾水支洞宽度；B2-尾水洞宽度；H-尾水支洞拱顶高度；l-三角形断面底边长度；h-三角形断面垂直高度； -尾水支洞与尾水洞中心线夹角；α-三角形断面上游坡角，β-三角形断面下游侧坡角，γ-三角形断面顶角。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1-图5，本实用新型提供一种支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统，该至少两个尾水支洞、转弯岔口段7和尾水洞12，至少两个尾水支洞相互平行，其中，图1示例性地示出尾水支洞为两个时的状态，至少两个尾水支洞分别与转弯岔口段7的入口端连通，尾水洞12与转弯岔口段7的出口端连通，该转弯岔口段7呈弯曲状，尾水洞12中心线与尾水支洞中心线存在转弯角度，每个尾水支洞中部的锯齿形消能段5的底板11上设置有三角形断面组成的锯齿形消能工10。
基于此，本实施例中的尾水系统具有至少两个交汇在一起的尾水支洞，尾水支洞的出口端与转弯岔口段7的入口端连通，该转弯岔口段7呈弯曲状，相对于直线型的尾水支洞，可以节省开挖量。由于尾水支洞内设置有锯齿形消能工10，当水流通过锯齿形消能工10时，将发生水流的碰撞、跌落，起到对水流的消能作用，且水流将发生局部水头损失，从而抬升水位、降低水流速，使得在交汇处的水力作用减弱，并且，水流速度的降低会减弱下游所产生的反向冲击波。此外，当单个尾水支洞运行时，锯齿形消能工10能够抑制转弯岔口段7引起的水流反向冲击波，并且，当两个尾水支洞同时运行时，支洞流量调整时，能够起到抑制与相邻尾水支洞水流冲击作用和转弯处边墙8的反作用同时产生的反向冲击波影响，也就是说，锯齿形消能工10的下游坡面能起到抑制反向冲击波作用，由此，可以降低对锯齿形消能工10上游处(尾闸室)水流的影响，避免机组功率的波动，消除了机组尾水系统低频振荡的问题，有利于提高机组和电网的可靠性。
需要说明的是，每个尾水支洞的上游即与一个发动机组的尾水管连通。
参照图1和图3，进一步地，锯齿形消能工10的两端在尾水支洞的宽度方向上分别与尾水支洞的边墙8相抵，其中，这里的宽度方向是指垂直于水流方向的方向，也就是说，锯齿形消能工10的两端分别与尾水支洞的边墙8接触，由此，水流从上游经过锯齿形消能工10至下游，均需要通过锯齿形消能工10的消能，从而提高消能效果。
参照图1和图2，进一步地，在锯齿形消能段5可布置一个锯齿形消能工10，或者多个等距离间断的锯齿形消能工10，其中一个锯齿形消能工10可以由多个连续的直角三角形断面结构组成，锯齿形消能工10沿尾水支洞的长度方向间隔分布。锯齿形消能工10的设置，使得水流在流动过程中，底部水流在相邻两个锯齿形消能工10之间产生回旋现象，并形成漩涡，同时，锯齿状结构区域的水流层由于锯齿形消能工10的作用会降低水流的流速，使得这部分水流与其上部的水流发生剪切，对水流产生消能作用。
进一步地，锯齿形消能工10的纵向截面形状为直角三角形，且该直角三角形的斜边或长直角边设置在尾水支洞的底板11，其中，这里的纵向截面是指沿水流方向延伸且垂直于尾水支洞底板11的平面，将直角三角形的斜边或长直角边设置在尾水支洞的底板11上，上游侧坡度较小，可以在保证锯齿形消能工10的消能作用情况下，可以使得水流能够更加平稳地向下游流动，减小锯齿形消能工10与主水流接触角度，避免锯齿形消能工10对主水流反方向的水力作用。
定义该直角三角形靠近尾水隧洞上游的角为α，定义该直角三角形靠近尾水隧洞下游的角为β，定义该直角三角形的顶角为γ，则满足以下关系：30°＜α＜60°，45°＜β≤90°，α＜β，45°＜γ≤90°，由此可知，这里的直角三角形可以有两种布置形式，第一种：直角三角形的长边在尾水支洞的底板11，此时，三角形的直角即为γ，第二种：直角三角形的长边为面向尾水支洞上游的边，此时，三角形的直角即为β。也就是说，直角三角形可以以这两种形式布置。
当然，在其他实施例中，也可以采用截面为钝角三角形的锯齿形消能工10。
参照图4和图5，进一步地，定义该三角形的垂直高度为h，则h处于0.3m～1.5m，定义该三角形的长边为l，则l处于1.0m～2m。
作为一种具体实施例，某水电站的单机容量为200MW，单台机组额定引用流量333m
具体而言，锯齿形消能工10沿水流方向的总长度可以为尾水支洞长度的1/4-1/2。
参照图2，本实施例中，尾水隧洞包括水平段和无压斜底坡段3，无压斜底坡段3位于水平段的上游，从尾水支洞的上游指向下游方向，即，沿水流方向，无压斜底坡段3逐渐升高，这里的水平段即为上述的锯齿形消能结构段5，无压斜底坡段3有利于在锯齿形消能工10的上游对水流进行消能，而将锯齿形消能工10设置在水平段，可以增大与交汇处另一支路水流和交汇墙面反击水流的反向冲击波的接触面积，使得锯齿形消能工10能够更好地抑制反向冲击波，从而抑制尾水系统的低频振荡，保证机组功率的稳定。
参照图2，此外，尾水系统还包括尾水支洞有压段1和尾水支洞闸室2，尾水支洞闸室2位于尾水支洞有压段1和无压斜底坡段3之间。
进一步地，锯齿形消能工10为混凝土结构或者钢结构，当锯齿形消能工10为混凝土结构时，为使得锯齿形消能工10稳定地安装在尾水支洞的底板11，可以采用钢筋插设于尾水支洞的底板11内，再通过浇筑混凝土而成，而当锯齿形消能工10为钢结构时，可以通过将钢结构与预埋件焊接或者螺栓连接的方式进行固定，上述两种结构的制造成本低，安装也较为方便。
进一步地，锯齿形消能工10与转弯岔口段起点的距离大于2倍支洞宽度。
进一步地，转弯岔口段7出口端中心线与尾水支洞中心线之间的夹角 一般为120°～150°。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
支洞设置锯齿形断面消能结构的尾水系统专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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