无压交叉隧洞结构的制作方法

1.本技术涉及水渠建设技术领域，特别是一种无压交叉隧洞结构。

背景技术：

2.明渠交汇流在污水处理厂设计、过鱼建筑物、灌溉、电站尾水排水口、泄洪排涝等处普遍存在。由于交汇处水流流态比较复杂，往往存在交汇处流态调度空间不足、水流拥堵严重、气水混掺运动剧烈的现象。
3.现有明渠交汇处结构设计不合理，仅改变交汇处的交汇角度，汇流比等措施，当大流量支流汇入交汇段时会冲击并导致交汇段处墙壁的破坏，交汇段处墙壁常设置于坝体或岸边，一旦破坏会造成严重的经济损失与灾难。
4.故交汇段对于保障水流的平稳运行流动及避免造成不必要的损失具有重要的理论与实际意义。

技术实现要素：

5.本技术提供了一种无压交叉隧洞结构，用于解决现有技术中存在的现有明渠交汇处结构简单，仅改变交汇角、汇流比等措施无法避免大流量支流来流汇入导致交汇段处墙壁所受冲击力过大，易损坏，一旦损坏将危机墙体结构安全的技术问题。
6.本技术提供了一种无压交叉隧洞结构，包括：主隧洞上游段、主隧洞优化段、主隧洞下游段、支隧洞；
7.主隧洞上游段与主隧洞优化段的上游端相连通；主隧洞下游段与主隧洞优化段的下游端相连通；
8.支隧洞的排水端与主隧洞优化段的侧壁相连通；
9.主隧洞优化段横截面的面积大于主隧洞上游段、主隧洞下游段横截面的面积；
10.主隧洞上游段与主隧洞下游段的横截面宽度相等，且小于主隧洞优化段的横截面宽度；主隧洞上游段与主隧洞下游段的横截面宽度大于支隧洞的横截面宽度；
11.主隧洞上游段、主隧洞优化段与主隧洞下游段的横截面高度相等且大于支隧洞的高度。
12.优选地，主隧洞上游段、支隧洞、主隧洞下游段的横断面均为马蹄形。
13.优选地，隧洞上游段的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方；
14.支隧洞的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方；
15.主隧洞下游段的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方。
16.优选地，主隧洞上游段、主隧洞优化段、主隧洞下游段的北侧墙壁在同一条直线上；主隧洞上游段、支隧洞、主隧洞优化段、主隧洞下游段横断面的底面齐平。
17.优选地，支隧洞设置于主隧洞优化段的北侧墙壁上。
18.优选地，支隧洞的中心轴线与主隧洞上游段的中心轴线所成夹角为锐角。
19.优选地，支隧洞的中心轴线与主隧洞上游段的中心轴线所成夹角15～30
°
。
20.优选地，包括：横截面形状相同的2个渐缩段；主隧洞优化段的上游端口与主隧洞上游段相接处设置渐缩段；
21.主隧洞优化段的下游与主隧洞下游段相接处设置渐缩段。
22.优选地，渐缩段包括：第一收缩段和第二收缩段；第一收缩段的窄口端与主隧洞上游段相连接；第一收缩段的宽口端与主隧洞优化段相连通；
23.第二收缩段的宽口端与主隧洞优化段相连通；第二收缩段的窄口端与主隧洞上游段相连接。
24.优选地，主隧洞优化段横断面的顶部包括：主弧顶和弧线形的弧线顶，弧线形的弧线顶与主弧顶的最高点相接，并向外延伸；
25.弧线形的弧线顶下部围设增扩区域。
26.本技术能产生的有益效果包括：
27.1)本技术所提供的无压交叉隧洞结构，通过在设置支隧洞的主隧洞相对墙壁上设置增扩区域，增大支隧洞出水口与对冲墙壁的间距，形成有效缓冲，降低支隧洞水流速度，避免对主隧洞墙壁的冲击。
28.2)本技术所提供的无压交叉隧洞结构，通过将支隧洞中心轴线与主隧洞中心轴线以锐角的形式相切如水，使得支隧洞出水获得与主隧洞过水相同的流动方向的力，消解一部分支隧洞出水的冲击能，从而有效保护主隧洞的墙壁。
29.3)本技术所提供的无压交叉隧洞结构，通过在主隧洞的下游设置渐缩段，加快主隧洞向下排水流速，提高主隧洞过水量和速度，实现水流交汇段的快速过水。
附图说明
30.图1为本技术提供的无压交叉隧洞结构俯视结构示意图；
31.图2为本技术提供的主隧洞上游段、支隧洞、主隧洞下游段横断面结构示意图；
32.图3为图1中a-a剖视主隧洞优化段横断面结构示意图；
33.图例说明：
34.1、主隧洞上游段；2、支隧洞；3、主隧洞优化段；4、主隧洞下游段；31、弧线顶；32、增扩区域；33、主弧顶。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式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方式。基于本实用新型中的实施方式，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
方式，都属于本实用新型保护的范围。
37.本技术中未详述的且并不用于解决本技术技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。
38.参见图1～3，本技术提供的无压交叉隧洞结构，包括：主隧洞上游段1、支隧洞2、主隧洞优化段3、主隧洞下游段4。
39.主隧洞上游段1、支隧洞2、主隧洞下游段4的横断面如图2所示，横断面为马蹄形。采用该结构能增大过水面积，有利于应对大流量排水需要。主隧洞优化段3横断面中，顶部包括：主弧顶33和弧线形的弧线顶31，弧线形的弧线顶31与主弧顶33的最高点相接，并向外延伸；弧线形的弧线顶31下部围设增扩区域32。
40.采用该结构，一方面可以通过主弧顶33实现主隧洞优化段3分别与主隧洞上、下游段顶面的对齐，保证正常流速，另一方面，通过渐缩段实现弧线顶31与主隧洞上、下游段顶面的连接，并形成增扩区域32以缓冲支隧洞2排水流水，增大支隧洞2流水与主隧洞优化段3侧壁的间距，避免发生冲击。
41.主隧洞上游段1、主隧洞优化段3、主隧洞下游段4各段的交界处紧固连接，且主隧洞上游段1、主隧洞优化段3、主隧洞下游段4北侧墙壁在同一条直线上，主隧洞上游段1、支隧洞2、主隧洞优化段3、主隧洞下游段4横断面的底面齐平。按此设置能增大以主隧洞上游段1、支隧洞2、主隧洞优化段3、主隧洞下游段4相连通形成的主流段内水流速度，加快对支隧洞2流出水流的快速过水。
42.主隧洞上游段1与主隧洞下游段4的横截面宽度相等，主隧洞上游段1、主隧洞下游段4的横截面宽度均小于主隧洞优化段3的宽度，大于支隧洞2的横截面宽度，主隧洞上游段1与主隧洞下游段4的横截面高度与主隧洞优化段3的横截面高度相同，大于支隧洞2的高度。
43.按此设置能有效控制从支隧洞2进入交汇段的水量，并在主隧洞优化段3处形成缓冲区域，降低支隧洞2排水流速，避免对主隧洞优化段3墙壁的冲击，延长主隧洞优化段3的使用寿命。同时增大主干上各段的横截面积，有效提高排水量，从而避免交汇段处水流汇集，加快排水效率。
44.支隧洞2紧固连接在主隧洞优化段3的一侧墙壁上，且支隧洞2的中心轴线与主隧洞上游段1的轴线所成夹角为锐角，更优先第，支隧洞的中心轴线与主隧洞上游段1的中心轴线所成夹角15～30
°
。按此设置能使从支隧洞中流出水流与主流形成倾角汇流，降低支流汇入主流产生的冲击力，增加汇流时水流的平稳性。
45.主隧洞优化段3的上游、下游分别与主隧洞上游段1与主隧洞下游段4相连接处均分别设置渐缩段，两个渐缩段的形状、大小一样，主隧洞优化段3的上游渐缩段紧固连接着主隧洞上游段1，其下游渐缩段紧固连接着主隧洞下游段4。
46.按此设置能在主隧洞优化段3与主隧洞下游段4相接处利用文丘里里管效应，加快该区域水流速度，加速排水。
47.主隧洞优化段3的渐缩段顶部为弧线形。
48.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。

技术特征：

1.一种无压交叉隧洞结构，其特征在于，包括：主隧洞上游段、主隧洞优化段、主隧洞下游段、支隧洞；主隧洞上游段与主隧洞优化段的上游端相连通；主隧洞下游段与主隧洞优化段的下游端相连通；支隧洞的排水端与主隧洞优化段的侧壁相连通；主隧洞优化段横截面的面积大于主隧洞上游段、主隧洞下游段横截面的面积；主隧洞上游段与主隧洞下游段的横截面宽度相等，且小于主隧洞优化段的横截面宽度；主隧洞上游段与主隧洞下游段的横截面宽度大于支隧洞的横截面宽度；主隧洞上游段、主隧洞优化段与主隧洞下游段的横截面高度相等且大于支隧洞的高度。2.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，主隧洞上游段、支隧洞、主隧洞下游段的横断面均为马蹄形。3.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，隧洞上游段的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方；支隧洞的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方；主隧洞下游段的横断面包括：正方形区域和半圆形区域；半圆形区域设置于正方形区域上方。4.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，主隧洞上游段、主隧洞优化段、主隧洞下游段的北侧墙壁在同一条直线上；主隧洞上游段、支隧洞、主隧洞优化段、主隧洞下游段横断面的底面齐平。5.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，支隧洞设置于主隧洞优化段的北侧墙壁上。6.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，支隧洞的中心轴线与主隧洞上游段的中心轴线所成夹角为锐角。7.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，支隧洞的中心轴线与主隧洞上游段的中心轴线所成夹角15～30
°
。8.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，包括：横截面形状相同的2个渐缩段；主隧洞优化段的上游端口与主隧洞上游段相接处设置渐缩段；主隧洞优化段的下游与主隧洞下游段相接处设置渐缩段。9.根据权利要求8所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，渐缩段包括：第一收缩段和第二收缩段；第一收缩段的窄口端与主隧洞上游段相连接；第一收缩段的宽口端与主隧洞优化段相连通；第二收缩段的宽口端与主隧洞优化段相连通；第二收缩段的窄口端与主隧洞上游段相连接。10.根据权利要求1所述的无压交叉隧洞结构，其特征在于，主隧洞优化段横断面的顶部包括：主弧顶和弧线形的弧线顶，弧线形的弧线顶与主弧顶的最高点相接，并向外延伸；弧线形的弧线顶下部围设增扩区域。

技术总结

本申请公开了一种无压交叉隧洞结构，包括：主隧洞上游段、主隧洞优化段、主隧洞下游段、支隧洞；主隧洞上游段与主隧洞优化段的上游端相连通；主隧洞下游段与主隧洞优化段的下游端相连通；支隧洞的排水端与主隧洞优化段的侧壁相连通；主隧洞优化段横截面的面积大于主隧洞上游段、主隧洞下游段横截面的面积。该结构通过在设置支隧洞的主隧洞相对墙壁上设置增扩区域，增大支隧洞出水口与对冲墙壁的间距，形成有效缓冲，降低支隧洞水流速度，避免对主隧洞墙壁的冲击。主隧洞墙壁的冲击。主隧洞墙壁的冲击。