一种特高水头闸门充水平压的方法及装置技术领域
本发明涉及一种特高水头闸门充水平压的方法及装置，属于水利水电工程闸门技术领域。
背景技术
在水利水电工程中，对于泄洪洞、放空洞及放空底孔等设置位置较低的特高水头泄水通道，一般在进口设置平面事故闸门，出口设置弧形工作闸门，其中平面事故闸门在弧形工作闸门运行出现故障或泄水流道需要检修时关闭，在事故处理或检修完毕后再将其开启。因事故闸门操作条件为：动闭静启，因此一般在平面事故闸门顶部设置充水阀进行充水平压。对于特高水头事故闸门的充水阀，因闸门下放高度较大（≥100m），存在闸门闭门过程中充水阀进口被污物卡住的情况，这会使充水阀管长期处于泄水状态，导致检修实施难度很大。此外，在闸门顶部设置充水阀需在顶主梁上开孔，这会削弱顶主梁截面，闸门闭门过程中充水阀处于开启过流状态容易诱发闸门振动，影响闸门结构的安全。基于工程安全考虑，国内也有工程采用坝体底部设旁通阀的充水平压方式，但因运行水头高及阀后无压导致工作阀无法开启而失效，后期采用从其它地方取水或改造闸门设充水阀等方式充水平压，处理难度大且效果不好，所以现有技术还是不够完善。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种特高水头闸门充水平压的方法及装置。以解决现有技术存在的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种特高水头闸门充水平压的方法为，该方法是根据正常蓄水位与死水位之间的变幅在泄水建筑物竖向设置一组均匀分布的旁通管路，每根旁通管路上均设有工作阀，每个工作阀的出口均汇合至一根总管，通过总管将水引至事故闸门与弧形闸门之间的泄水隧洞；当需要开启事故闸门时，根据库水位高程开启其下部最近位置的工作阀即可实现闸门的充水平压，无需在闸门顶部设置充水阀，使顶主梁截面保持完整，闸门结构整体性好，有利于闸门结构的安全。
前述方法中，所述总管将水引至泄水隧洞室上部后，沿中心线对称的分为两根支管，两根支管的出口分别位于泄水隧洞室相对的两侧上部；在充水平压时支管两端出口出流的流量、流速相同，方向相反，能在空气中对撞消能，减少了水流对泄水洞墙壁的破坏，有利于泄水隧洞结构的安全。
前述方法中，所述每根旁通管路上的工作阀前端设有检修阀,可为工作阀的检修提供条件；所述每根旁通管路的进口均设有拦污取水装置，以防止水中污物进入旁通管路造成检修阀和工作阀的损坏或管路堵塞。
根据上述方法构成的本发明的一种特高水头闸门充水平压装置为，该装置包括泄水建筑物，泄水建筑物底部的泄流隧道进口处设有事故闸门，泄流隧道出口处设有弧形闸门；在泄水建筑物迎水面的正常水位与死水位之间设有一组沿竖直方向均匀分布水平布置的旁通管路，每根旁通管路经工作阀与垂直布置的总管连接，总管的出水口位于事故闸门与弧形闸门之间的泄流隧道顶部。
前述装置中，所述总管的出水口在泄流隧道顶部分别与两根对称设置的支管连接，两根对称设置的支管出口分别位于泄水隧洞上部侧墙上，两根对称设置的支管出口相对设置。
前述装置中，所述旁通管路的进水口设有拦污取水装置，拦污取水装置与工作阀之间设有检修阀。
前述装置中，所述拦污取水装置包括弧形弯管，弧形弯管经支架与泄水建筑物上的预埋钢板固定连接；弧形弯管两端经法兰和螺栓分别与旁通管路和拦污头连接，拦污头头部为半球面，中间为圆管，半球面和圆管均布有一组滤孔。
前述装置中，所述泄水建筑物内设有多层检修平台，旁通管路布置在检修平台上，并在检修平台处与总管连接。
前述装置中，所述泄水建筑物上设有事故闸门槽，事故闸门与事故闸门槽滑动或滚动连接。
前述装置中，所述泄水建筑物内设有液压机操作室，弧形闸门与液压机操作室内的液压机油缸吊头连接。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过在泄水建筑物从上至下设置多层旁通管路汇合至一根总管后再引至事故闸门与弧形闸门之间的上部侧墙上，并在每根旁通管路进口至总管段顺水流向依次设置拦污取水装置、检修阀及工作阀的方法，在减少污物及限制较大污物进入旁通管路对阀门造成损坏的同时使每个阀门运行水头很低，能正常开启，可根据库水位高程开启其下部最近位置的工作阀即可实现闸门的充水平压，无需在闸门顶部设置充水阀，使顶主梁截面保持完整，闸门结构整体性好，有利于闸门结构的安全。
2、总管引至洞室上部后分为沿中心线对称的两根支管，在充水平压时支管两端出口出流时的流量、流速相同，方向相反，能在空气中对撞消能，减少了水流对泄水洞墙壁的破坏，有利于泄水隧洞结构的安全。
3、旁通管路前部分设置于事故闸门槽外侧的泄水建筑物墙体内，对事故闸门运行不产生干涉，检修阀及工作阀设置于弧形工作闸门液压机操作室上部的检修平台上，便于操作。
4、过滤头向下倾斜上部均布滤孔且前端为一半球面后端为圆管，在取水的同时可防止污物依附在过滤头上，减少了污物进入取水口。
5、弧形弯管设置支架与泄水建筑物墙面预埋钢板连接形成三角架固定方式，使旁通管路、弧形弯管与过滤头组成的外露部分固定牢靠。
6、旁通管路第一层低于正常蓄水位且完全淹没于正常蓄水位高程水中，最后一层低于死水位且完全淹没于死水位高程水中，有效保证第一层至最后一层的旁通管路均能正常取水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A视图；
图3是图1的B-B视图；
图4是图1的C-C视图；
图5是图1中D处的局部放大图。
图1-图5中的标记为：1-泄水建筑物、2-旁通管路、3-总管、4-事故闸门、5-弧形闸门、6-泄水隧洞上部侧墙、7-拦污取水装置、8-检修阀、9-工作阀、10-支管、11-事故闸门槽、12-液压机操作室、13-检修平台、14-法兰、15-弧形弯管、16-支架、17-预埋钢板、18-螺栓、19-半球面、20-圆管、21-滤孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的一种特高水头闸门充水平压的方法为，该方法是根据正常蓄水位与死水位之间的变幅在泄水建筑物竖向设置一组均匀分布的旁通管路，每根旁通管路上均设有工作阀，每个工作阀的出口均汇合至一根总管，通过总管将水引至事故闸门与弧形闸门之间的泄水隧洞；当需要开启事故闸门时，根据库水位高程开启其下部最近位置的工作阀即可实现闸门的充水平压，无需在闸门顶部设置充水阀，使顶主梁截面保持完整，闸门结构整体性好，有利于闸门结构的安全。总管将水引至泄水隧洞室上部后，沿中心线对称的分为两根支管，两根支管的出口分别位于泄水隧洞室相对的两侧上部；在充水平压时支管两端出口出流的流量、流速相同，方向相反，能在空气中对撞消能，减少了水流对泄水隧洞墙壁的破坏，有利于泄水隧洞结构的安全。每根旁通管路上的工作阀前端设有检修阀，可为工作阀的检修提供条件；每根旁通管路的进口均设有拦污取水装置，以防止水中污物进入旁通管路造成检修阀和工作阀损坏或管路堵塞。
根据上述方法构成的本发明的一种特高水头闸门充水平压装置，如图1-图5所示，该装置包括泄水建筑物1，泄水建筑物1底部的泄流隧道进口处设有事故闸门4，泄流隧道出口处设有弧形闸门5；在泄水建筑物1迎水面的正常水位与死水位之间设有一组沿竖直方向均匀分布水平布置的旁通管路2，每根旁通管路2经工作阀9与垂直布置的总管3连接，总管3的出水口位于事故闸门4与弧形闸门5之间的泄流隧道顶部。总管3的出水口在泄流隧道顶部分别与两根对称设置的支管10连接，两根对称设置的支管10出口分别位于泄水隧洞上部侧墙6上，两根对称设置的支管10出口相对设置。旁通管路2的进水口设有拦污取水装置7，拦污取水装置7与工作阀9之间设有检修阀8。拦污取水装置7包括弧形弯管15，弧形弯管15经支架16与泄水建筑物1上的预埋钢板17固定连接；弧形弯管15两端经法兰14和螺栓18分别与旁通管路2和拦污头连接，拦污头头部为半球面19，中间为圆管20，半球面19和圆管20均布有一组滤孔21。泄水建筑物1内设有多层检修平台13，旁通管路2布置在检修平台13上，并在检修平台13处与总管3连接。泄水建筑物1上设有事故闸门槽11，事故闸门4与事故闸门槽11滑动或滚动连接。泄水建筑物1上设有液压机操作室12，弧形闸门5与液压机操作室12内的液压机油缸吊头连接。
实施例
本例的方法如图1-5所示，具体实施时，在泄水建筑物1从上至下设置四层旁通管路2汇合至一根总管3后再引至事故闸门4与弧形闸门5之间的泄水隧洞上部侧墙6上，并在每根旁通管路2进口至总管段顺水流向依次设置拦污取水装置7、检修阀8及工作阀9，总管3引至泄水隧洞室上部后分为沿中心线对称的两根支管10。最顶层的旁通管路低于正常蓄水位且完全淹没于正常蓄水位高程水中，最底层的旁通管路低于死水位且完全淹没于死水位高程水中。旁通管路2前部分设置于事故闸门槽11外侧的泄水建筑物1墙体内，后部分位于弧形工作闸门5的液压机操作室12上部的检修平台13上。旁通管路2前端通过法兰14接一向下弯曲的弧形弯管15。弧形弯管15前端通过法兰14接过滤头。弧形弯管15通过支架16与泄水建筑物1墙面的预埋钢板17连接固定。弧形弯管弯曲角度取100～150°。过滤头前端为半球面19后端为圆管20，外部均布滤孔21。滤孔直径取10～100mm。检修阀8及工作阀9设置于检修平台13上。检修阀可选用蝶阀或偏心半球阀。工作阀可选用偏心半球阀或活塞阀。旁通管路2、弧形弯管15、过滤头、检修阀8及工作阀9之间的法兰14均用螺栓18紧固。