專利名稱：水電站進水口排沙設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于排除電站進水口泥沙的新型排沙設(shè)施，尤其適用于低水頭河床 式樞紐。
背景技術(shù)：
在多沙河流上，無論是高水頭電站，還是低水頭河床式樞紐，電站進水口的取水排 沙歷來是十分重要的問題。對于低水頭河床式樞紐，通常在電站進水口前設(shè)置一道沖沙 槽(沉沙池)，并用排沙底孔(沖沙閘)進行拉沙。由于受到?jīng)_沙引水流量的限制，沖 刷漏斗范圍較小，難以達到理想的排沙效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過改變進水口排沙設(shè)施的結(jié)構(gòu)，提高設(shè)施的排沙能力。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的水電站進水口排沙設(shè)施是在排沙底孔(沖沙閘)上
游或側(cè)向設(shè)置格柵式排沙廊道，格柵式排沙廊道的基本體型是在沖沙槽(沉沙池)上方
設(shè)置格柵式頂板。
申請人在對電站進水口排沙問題的泥沙模型試驗研究中認識到，要提高排沙底孔的 輸沙率，必須改變排沙設(shè)施內(nèi)水流的流態(tài)。由此提出了"格柵式排沙廊道+排沙底孔(沖 沙閘)"的組合型式(見圖1、圖2)，即在電站進水口前沿設(shè)置一道格柵式排沙廊道， 排沙底孔(沖沙閘)與格柵式排沙廊道連通。當(dāng)排沙底孔(沖沙閘)泄洪排沙時，排沙 底孔(沖沙閘)的進水水流均勻分布于整個排沙廊道的上方。由于排沙廊道格柵縫隙和 頂板的作用，水流在排沙廊道內(nèi)及其周邊形成螺旋流或結(jié)構(gòu)紊亂的渦流，大大增強了水 流的挾沙能力，使淤積在排沙廊道及周邊區(qū)域的泥沙迅速排空。
其中排沙廊道的長度和寬度，格柵縫隙寬度，格柵頂板寬度，排沙廊道底板坡度， 應(yīng)根據(jù)工程的具體情況確定，并通過泥沙模型試驗驗證。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的 技術(shù)方案通過試驗就能確定。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，優(yōu)選格柵寬度是格柵間隙的兩倍。
本發(fā)明提供的水電站進水口排沙設(shè)施收到了良好的排沙效果。
圖1是本發(fā)明實施例1的俯視圖；其為"格柵式排沙廊道+排沙底孔"體型(軸線
夾角為0° );
圖2是本發(fā)明實施例1的剖視圖3是本發(fā)明實施例2的俯視圖；其為"格柵式排沙廊道+排沙底孔"體型(軸線 夾角為90° )。
其中l(wèi)——格柵式排沙廊道2——排沙底孔(沖沙閘)3——電站進水口 4—— 格柵縫隙 5——格柵頂板
具體實施例方式
見圖1和2，在排沙底孔2與電站進水口 3之間，設(shè)置有格柵式排沙廊道1。廊道1 的上方為格柵縫隙4和格柵頂板5，下面是排沙廊道底板。 同樣見圖3，在該實施例中也具有同樣的結(jié)構(gòu)。
工程模型試驗成果
A工程所在河段屬多沙河流，壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量63.70萬t，推移質(zhì)輸沙 量19.10萬t，推移質(zhì)重度Ys =2.78t/m3，淤積干容重Ys'=1.60 t/m3，中值粒徑 d50=33. 3國，平均粒徑dpj=52. 9ram。
工程為混凝土重力閘壩(設(shè)有泄洪孔、排沙底孔、排污道)，壩頂高程2471. 40m, 最大壩高34.4m。泄洪孔和排沙底孔尺寸為5.0mX3.50m (寬X高)，進口底板高程均為 2442. OOm。電站進水口布置于壩前河道右側(cè)岸邊，發(fā)電引水流量28. 2m7s，進口底板高 程2449.50m。在電站進水口前、排沙底孔進口上游設(shè)置一道與底孔等寬的沖沙槽，長度 35m。設(shè)置沖沙槽的主要目的是攔截泥沙，尤其是推移質(zhì)泥沙，當(dāng)泥沙橫向翻越導(dǎo)墻時 淤積在沖沙槽內(nèi)，使電站進水口與排沙底孔拉沙水流間形成一個隔斷，起到截沙槽的作 用。
按現(xiàn)有技術(shù)方案試驗成果表明，在"沖沙槽+排沙底孔"的組合方案條件下，當(dāng)排 沙底孔泄洪排沙時，電站進水口區(qū)域的水流流速小，排沙能力弱，試驗觀測到?jīng)_刷漏斗 發(fā)生壩0+00. Om 壩0-10. Om范圍以內(nèi)，進水口前沿的泥沙不能排出庫外，不能達到 "門前清"的沖刷效果。
通過對多個方案的對比試驗，最終選定了 "格柵式排沙廊道+排沙底孔"的組合方 案(見圖2)。該方案最突出的優(yōu)點是由于合理地調(diào)整了格柵寬度、格柵間距、排沙廊 道底坡等參數(shù)，使排沙底孔泄洪排沙時，排沙底孔的進水水流均勻分布于整個排沙廊道 的上方。在排沙廊道頂部格柵的作用下，水流在排沙廊道內(nèi)及其周邊形成螺旋流或結(jié)構(gòu)
紊亂的渦流，大大增強了水流的挾沙能力，使淤積在排沙廊道及周邊區(qū)域的泥沙迅速排 空，從而在電站進水口前沿、格柵式排沙廊道區(qū)域內(nèi)形成一長條狀的沖刷漏斗。泥沙排 空后的區(qū)域形成一個隔斷，起到了截沙槽的作用。
試驗成果表明，在庫水位2457m，排沙底孔下泄流量150mVs時，排沙廊道周邊的 泥沙能在20分鐘內(nèi)排空(模型約4分鐘)，沖刷漏斗的長度方向在壩0+00. 0m 壩0-35. 0 m之間。與原"沖沙槽+排沙底孔"方案相比，"格柵式排沙廊道+排沙底孔"方案的 水流挾沙能力更強、沖刷漏斗的范圍更大，達到了電站進水口 "門前清"的理想效果。
B工程壩址河段多年平均懸移質(zhì)輸沙量1209萬t，推移質(zhì)輸沙量190萬t，壩址懸 移質(zhì)平均含沙量2. 97 kg/m3。床沙干容重y s=2. 56t/m3; Csl斷面、Cs2斷面中值粒徑d5。 分別為19.0隱、14. Omm，平均粒徑dpj分別為19. 7mm、 16. 7咖。
電站首部樞紐由泄洪表孔、排沙底孔、沖沙槽、非溢流壩段及進水口等建筑物組成。 大壩壩軸線位于峽谷出口處。河床布置3孔泄洪表孔，孔口尺寸(寬X高)為8.0mX 13.0m,堰頂高程1269. Om;河床左側(cè)主河槽布置1孔排沙底孔，孔口尺寸(寬X高)為 6. OmX 10. Om，底板高程1257. OOm,承擔(dān)泄洪與溯源拉沙任務(wù)。
我們在B工程上采用格柵式排沙底孔方案，通過模型試驗調(diào)整格柵的尺寸及格柵間 距、排沙廊道底坡、排沙廊道長度等參數(shù)。沖刷試驗成果表明控制上游庫區(qū)水位1276 m，在沖沙流量100mVs、 250 m7s和600 mVs時，開啟格柵式排沙底孔，運行32分鐘(模 型約4分鐘)，在電站進水口前沿、排沙廊道內(nèi)及周邊區(qū)域的泥沙均能排空，沖刷漏斗 范圍在壩0+00. Om 壩0-30. Om之間，同樣達到了電站進水口 "門前清"的理想效果。
上述兩個工程模型中，格柵的寬度是格柵間隙的兩倍。
權(quán)利要求
1、水電站進水口排沙設(shè)施，其特征在于在排沙底孔或沖沙閘上游或側(cè)向設(shè)置格柵式排沙廊道，格柵式排沙廊道的基本體型是在沖沙槽或沉沙池上方設(shè)置格柵式頂板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站進水口排沙設(shè)施，其特征在于格柵的寬度是格柵間隙的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及水電站進水口排沙設(shè)施。本發(fā)明提供的水電站進水口排沙設(shè)施是在排沙底孔(沖沙閘)上游或側(cè)向設(shè)置格柵式排沙廊道，格柵式排沙廊道的基本體型是在沖沙槽(沉沙池)上方設(shè)置格柵式頂板。本發(fā)明提供的水電站進水口排沙設(shè)施能收到良好的排沙效果。
文檔編號E02B9/04GK101187206SQ20071030341
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者戴曉兵, 李延農(nóng) 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院