CN101187206A - 水电站进水口排沙设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水电站进水口排沙设施。本发明提供的水电站进水口排沙设施是在排沙底孔(冲沙闸)上游或侧向设置格栅式排沙廊道，格栅式排沙廊道的基本体型是在冲沙槽(沉沙池)上方设置格栅式顶板。本发明提供的水电站进水口排沙设施能收到良好的排沙效果。

Description

水电站进水口排沙设施
技术领域
本发明涉及一种用于排除电站进水口泥沙的新型排沙设施，尤其适用于低水头河床式枢纽。
背景技术
在多沙河流上，无论是高水头电站，还是低水头河床式枢纽，电站进水口的取水排沙历来是十分重要的问题。对于低水头河床式枢纽，通常在电站进水口前设置一道冲沙槽(沉沙池)，并用排沙底孔(冲沙闸)进行拉沙。由于受到冲沙引水流量的限制，冲刷漏斗范围较小，难以达到理想的排沙效果。
发明内容
本发明的目的是通过改变进水口排沙设施的结构，提高设施的排沙能力。
为实现上述目的，本发明提供的水电站进水口排沙设施是在排沙底孔(冲沙闸)上游或侧向设置格栅式排沙廊道，格栅式排沙廊道的基本体型是在冲沙槽(沉沙池)上方设置格栅式顶板。
申请人在对电站进水口排沙问题的泥沙模型试验研究中认识到，要提高排沙底孔的输沙率，必须改变排沙设施内水流的流态。由此提出了“格栅式排沙廊道+排沙底孔(冲沙闸)”的组合型式(见图1、图2)，即在电站进水口前沿设置一道格栅式排沙廊道，排沙底孔(冲沙闸)与格栅式排沙廊道连通。当排沙底孔(冲沙闸)泄洪排沙时，排沙底孔(冲沙闸)的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。由于排沙廊道格栅缝隙和顶板的作用，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空。
其中排沙廊道的长度和宽度，格栅缝隙宽度，格栅顶板宽度，排沙廊道底板坡度，应根据工程的具体情况确定，并通过泥沙模型试验验证。本领域技术人员根据本发明的技术方案通过试验就能确定。
根据本发明的一个实施方案，优选格栅宽度是格栅间隙的两倍。
本发明提供的水电站进水口排沙设施收到了良好的排沙效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的俯视图；其为“格栅式排沙廊道+排沙底孔”体型(轴线夹角为0°)；
图2是本发明实施例1的剖视图；
图3是本发明实施例2的俯视图；其为“格栅式排沙廊道+排沙底孔”体型(轴线夹角为90°)。
其中1——格栅式排沙廊道  2——排沙底孔(冲沙闸)  3——电站进水口  4——格栅缝隙    5——格栅顶板
具体实施方式
见图1和2，在排沙底孔2与电站进水口3之间，设置有格栅式排沙廊道1。廊道1的上方为格栅缝隙4和格栅顶板5，下面是排沙廊道底板。
同样见图3，在该实施例中也具有同样的结构。
工程模型试验成果
A工程所在河段属多沙河流，坝址多年平均悬移质输沙量63.70万t，推移质输沙量19.10万t，推移质重度γs＝2.78t/m3，淤积干容重γs′＝1.60t/m3，中值粒径d50＝33.3mm，平均粒径dpj＝52.9mm。
工程为混凝土重力闸坝(设有泄洪孔、排沙底孔、排污道)，坝顶高程2471.40m，最大坝高34.4m。泄洪孔和排沙底孔尺寸为5.0m×3.50m(宽×高)，进口底板高程均为2442.00m。电站进水口布置于坝前河道右侧岸边，发电引水流量28.2m3/s，进口底板高程2449.50m。在电站进水口前、排沙底孔进口上游设置一道与底孔等宽的冲沙槽，长度35m。设置冲沙槽的主要目的是拦截泥沙，尤其是推移质泥沙，当泥沙横向翻越导墙时淤积在冲沙槽内，使电站进水口与排沙底孔拉沙水流间形成一个隔断，起到截沙槽的作用。
按现有技术方案试验成果表明，在“冲沙槽+排沙底孔”的组合方案条件下，当排沙底孔泄洪排沙时，电站进水口区域的水流流速小，排沙能力弱，试验观测到冲刷漏斗发生坝0+00.0m～坝0-10.0m范围以内，进水口前沿的泥沙不能排出库外，不能达到“门前清”的冲刷效果。
通过对多个方案的对比试验，最终选定了“格栅式排沙廊道+排沙底孔”的组合方案(见图2)。该方案最突出的优点是：由于合理地调整了格栅宽度、格栅间距、排沙廊道底坡等参数，使排沙底孔泄洪排沙时，排沙底孔的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。在排沙廊道顶部格栅的作用下，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空，从而在电站进水口前沿、格栅式排沙廊道区域内形成一长条状的冲刷漏斗。泥沙排空后的区域形成一个隔断，起到了截沙槽的作用。
试验成果表明，在库水位2457m，排沙底孔下泄流量150m3/s时，排沙廊道周边的泥沙能在20分钟内排空(模型约4分钟)，冲刷漏斗的长度方向在坝0+00.0m～坝0-35.0m之间。与原“冲沙槽+排沙底孔”方案相比，“格栅式排沙廊道+排沙底孔”方案的水流挟沙能力更强、冲刷漏斗的范围更大，达到了电站进水口“门前清”的理想效果。
B工程坝址河段多年平均悬移质输沙量1209万t，推移质输沙量190万t，坝址悬移质平均含沙量2.97kg/m3。床沙干容重γs＝2.56t/m3；Cs1断面、Cs2断面中值粒径d50分别为19.0mm、14.0mm，平均粒径dpj分别为19.7mm、16.7mm。
电站首部枢纽由泄洪表孔、排沙底孔、冲沙槽、非溢流坝段及进水口等建筑物组成。大坝坝轴线位于峡谷出口处。河床布置3孔泄洪表孔，孔口尺寸(宽×高)为8.0m×13.0m，堰顶高程1269.0m；河床左侧主河槽布置1孔排沙底孔，孔口尺寸(宽×高)为6.0m×10.0m，底板高程1257.00m，承担泄洪与溯源拉沙任务。
我们在B工程上采用格栅式排沙底孔方案，通过模型试验调整格栅的尺寸及格栅间距、排沙廊道底坡、排沙廊道长度等参数。冲刷试验成果表明：控制上游库区水位1276m，在冲沙流量100m3/s、250m3/s和600m3/s时，开启格栅式排沙底孔，运行32分钟(模型约4分钟)，在电站进水口前沿、排沙廊道内及周边区域的泥沙均能排空，冲刷漏斗范围在坝0+00.0m～坝0-30.0m之间，同样达到了电站进水口“门前清”的理想效果。
上述两个工程模型中，格栅的宽度是格栅间隙的两倍。

Claims (2)

1.水电站进水口排沙设施，其特征在于在排沙底孔或冲沙闸上游或侧向设置格栅式排沙廊道，格栅式排沙廊道的基本体型是在冲沙槽或沉沙池上方设置格栅式顶板。
2.根据权利要求1所述的水电站进水口排沙设施，其特征在于格栅的宽度是格栅间隙的两倍。
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