攔沙導沙結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種涉及水利水電工程【技術領域】，具體是一種攔沙導沙結構。本實用新型提供了一種防止推移質翻越的攔沙導沙結構，包括坎體，還包括設置在坎體迎水面的挑檐和基礎趾板，所述挑檐位于基礎趾板之上，所述挑檐和基礎趾板之間構成內凹形空腔。水庫下層水流沖擊攔沙導沙坎，并在上挑檐和基礎趾板形成的凹形空腔內產生旋滾水流，泥沙推移質隨旋滾水流發生翻滾、跳躍，上部挑檐將防止泥沙推移質翻越攔沙導沙坎頂部，大幅度減少泥沙推移質進入電站引水渠的機會。由于攔沙導沙坎與河道水流方向的夾角較小，對攔沙導沙坎前的旋滾水流可起到較強的導向作用，從而將泥沙推移質導向沖沙閘，防止其在攔沙導沙坎前堆積。
【專利說明】攔沙導沙結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水利水電工程【技術領域】，具體是一種攔沙導沙結構。
【背景技術】
[0002]一般山區河流的含沙量較高，泥沙過機會造成水輪機過流部件異常磨損，而且泥沙顆粒容易給氣核造成依附條件，使水輪機發生空蝕，縮短水輪機部件的檢修周期，既造成發電損失，也增加維修費用，不利于水電站的正常運行和經濟效益的發揮。因此，多泥沙河流水電開發中的泥沙防治設計是一項重要技術內容。
[0003]河流泥沙主要包括懸移質和推移質；其中懸移質是指懸浮在河道流水中、隨流水向下移動的較細的泥沙及膠質物等，即在搬運介質(流體)中，由于紊流使之遠離床面在水中呈懸浮方式進行搬運的碎屑物，通常是粘土、粉砂和細砂。推移質是指在水流作用下河床表面附近以滑動、滾動或跳躍方式運動的泥沙顆粒。天然河流大都屬紊流，其中存在著許多尺度不等、具有不同運動速度和旋轉方向的渦體，懸移質懸浮在水流中隨水流運動，其運動軌跡是很不規則的，沿水流方向的運動速度和水流速度大致相同，維持泥沙懸浮運動的能量主要來自水流紊動能，懸移質通常無法攔截。推移質是在水流作用下河床表面附近以滑動、滾動或跳躍方式運動。
[0004]目前河床式電站通常在廠房引水渠前設一攔沙坎，在緊鄰引水渠的主河床部位設沖沙閘，對泥沙推移質以攔截為主，防止其進入引水渠，并不強調攔沙坎的導沙作用。攔沙坎高度越大，攔沙效果越好。但由于需要兼顧電站進水口水流的水力學條件，攔沙坎的高度又不能過高，否則可能產生跌水造成較大的水頭損失，影響電站出力。
[0005]樞紐水力學模型試驗表明:大部分河床式電站在水庫蓄水發電情況下，攔沙坎前沿流速很小，難以起動粗顆粒泥沙，沖沙閘開啟排沙時對常規攔沙坎前緣的減淤作用不大，減淤范圍有限，常造成粗顆粒泥沙堆積于攔沙坎前。
[0006]另外，由于攔沙坎不能設計得過高，現有技術設計的攔沙坎迎水面體形也不盡合理，其結果是:水流直沖攔沙坎后，河水中推移質隨水流發生翻滾，從而較易翻越高度有限的攔沙坎進入電站進水口并淤積，進入機組流道后又進一步造成水輪機的異常磨損。
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種防止推移質翻越的攔沙導沙結構。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的攔沙導沙結構，包括坎體，還包括設置在坎體迎水面的挑檐和基礎趾板，所述挑檐位于基礎趾板之上，所述挑檐和基礎趾板之間構成內凹形空腔。
[0009]進一步的是，所述挑檐設置在坎體的頂部。
[0010]進一步的是，所述坎體的縱軸線與河道水流方向的夾角小于45度。
[0011]進一步的是，所述坎體縱軸線與河道水流方向的夾角與水流速度的關系是:水流速度越低，則坎體縱軸線與河道水流方向的夾角越小。
[0012]進一步的是，所述基礎趾板的上表面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向為傾向沖沙閘方向。
[0013]進一步的是，所述挑檐朝向基礎趾板的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向為傾向迎水方向。
[0014]本實用新型的有益效果是:水庫下層水流沖擊攔沙導沙坎，并在上挑檐和基礎趾板形成的凹形空腔內產生旋滾水流，泥沙推移質隨旋滾水流發生翻滾、跳躍，上部挑檐將防止泥沙推移質翻越攔沙導沙坎頂部，大幅度減少泥沙推移質進入電站引水渠的機會。由于攔沙導沙坎與河道水流方向的夾角較小，對攔沙導沙坎前的旋滾水流可起到較強的導向作用，從而將泥沙推移質導向沖沙閘，防止其在攔沙導沙坎前堆積，且攔沙導沙坎前沿的水流流速越低時，攔沙導沙坎與河道水流方向的夾角取值越小，以確保導排沙效果。沖沙閘開啟時，無論電站是否發電，都可將電站進水口前的泥沙推移質排向大壩下游。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖中零部件、部位及編號:坎體I ;挑檐2 ;基礎趾板3 ;進水渠底板平坡段4 ;進水渠底板斜坡段5 ;結構縫6 ;止水片7 ;基覆分界線8 ;原河床底面9。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0018]如圖1所示，圖中箭頭方向為河水流向，本實用新型包括坎體1，還包括設置在坎體I迎水面的挑檐2和基礎趾板3，挑檐2和基礎趾板3均沿著坎體I的縱向布設，以使它們的縱向長度和坎體I相當，所述挑檐2位于基礎趾板3之上，所述挑檐2和基礎趾板3之間構成內凹形空腔。本重力式攔沙導沙坎重要特征是帶挑檐2和基礎趾板3，構成內凹形混凝土空腔，從而在攔沙導沙坎前產生旋滾水流，使泥沙推移質隨旋滾水流運動，上部挑檐2將防止泥沙推移質翻越攔沙導沙坎頂部進入電站引水渠。挑檐2的截面形狀可以是梯形，方形、或者圓弧形均可。基礎趾板3的形狀也可以是梯形，方形、或者圓弧形。挑檐2和基礎趾板3也可以是其他形狀，以有利于旋滾水流的產生為原則。
[0019]在圖1中，在河水流向上，本實用新型后面依次連接有進水渠底板平坡段4和進水渠底板斜坡段5。三者之間的結構縫6均設置有止水片7。
[0020]作為優選的實施方式，所述挑檐2設置在坎體I的頂部。位于頂部的挑檐2正好可以阻擋泥沙翻過坎體1，達到良好的攔沙效果。
[0021 ] 攔沙導沙坎的坎體I縱軸線與河道水流方向的夾角應小于45度,對含泥沙推移質的旋滾水流起較強的導向作用，從而將泥沙推移質導向沖沙閘，防止其在攔沙導沙坎前堆積。攔沙導沙坎前沿的水流流速越低時，攔沙導沙坎與河道水流方向的夾角取值越小。
[0022]為了更好的導沙，所述基礎趾板3的上表面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向為傾向沖沙閘方向。斜坡面可以使基礎趾板3上累積的泥沙更容易導向沖沙閘。本攔沙導沙結構聯合使用的沖沙閘，也可以是沖沙孔。
[0023]具體的，所述挑檐2朝向基礎趾板3的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向為傾向迎水方向。傾斜的挑檐2有利于旋滾水流的產生，且結構更為合理。
[0024]單就攔沙效果而言，本實用新型攔沙導沙坎頂部的挑檐能防止泥沙推移質翻越攔沙導沙坎頂部進入電站引水渠，其攔沙效果明顯超出同高度的普通攔沙坎。同時，本實用新型不局限于簡單地對泥沙推移質進行攔截，而是同時對泥沙推移質進行攔截和導排，在攔沙導沙坎高度受限的情況下，既保證了電站取上層清水用于發電、減少了水頭損失，又能將泥沙推移質導排向沖沙閘，防止其在攔沙導沙坎前堆積，其防沙減淤效果顯著超出現有技術方案。本實用新型攔沙排沙坎具有結構簡單、工程量小、施工方便等優點，具有較好的應用前景。
【權利要求】
1.攔沙導沙結構，包括坎體(I)，其特征在于:還包括設置在坎體(I)迎水面的挑檐(2)和基礎趾板(3)，所述挑檐(2)位于基礎趾板(3)之上，所述挑檐(2)和基礎趾板(3)之間構成內凹形空腔。
2.如權利要求1所述的攔沙導沙結構，其特征在于:所述挑檐(2)設置在坎體(I)的頂部。
3.如權利要求1所述的攔沙導沙結構，其特征在于:所述坎體(I)的縱軸線與河道水流方向的夾角小于45度。
4.如權利要求3所述的攔沙導沙結構，其特征在于:所述坎體(I)縱軸線與河道水流方向的夾角與水流速度的關系是:水流速度越低，則坎體(I)縱軸線與河道水流方向的夾角越小。
5.如權利要求1所述的攔沙導沙結構，其特征在于:所述基礎趾板(3)的上表面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向為傾向沖沙閘方向。
6.如權利要求1至5任一權利要求所述的攔沙導沙結構，其特征在于:所述挑檐(2)朝向基礎趾板(3)的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向為傾向迎水方向。
【文檔編號】E02B8/02GK203977377SQ201420429130
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】張勇 申請人:中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司