CN106368185A - 一种水电站进水口廊道排沙系统及方法 - Google Patents

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胡晗
杨伟
李昊洁
杜兰
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Abstract

本发明提供一种水电站进水口廊道排沙系统，包括排沙穿坝主廊道和汇入排沙穿坝主廊道的排沙支廊道，排沙主廊道穿过坝体，所述排沙支廊道背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设有多个排沙单元，所述排沙单元设有排沙孔，每个排沙单元的排沙孔后方设有控制闸门，所述控制闸门由控制闸门启闭装置控制实现开启或关闭，以在某段时间内调动一个或者多个排沙单元进行排沙。本发明通过设置廊道排沙，可实现多个电站进水口附近的统一调度排沙，既不是局限于坝前的某一点，也不是设置多个排沙底孔造成复杂的结构和调度方式；可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度；另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响。

Description

一种水电站进水口廊道排沙系统及方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，具体是一种水电站进水口廊道排沙系统及方法。
背景技术
在多沙河流上，含沙水流对水轮机造成的磨损破坏作用是非常严重的。为了减少粗沙(推移质、跃移质)过机，工程实践中已经积累了丰富的经验，不同类型的工程措施被成功地利用。主要措施有：利用泥沙垂线分布上细下粗的特点，引取表层水流，底层含沙水流通过排沙底孔或利用导沙坎引向冲刷闸排出库外；利用弯道环流的水流特点，正面引水，侧面排沙；利用排沙底孔、截沙槽或沉沙池排沙。
对于高水头枢纽，设置排沙底孔或泄洪排沙洞是减少粗沙过机的有效措施。排沙底孔一般布置在电站进水口的下部，利用泄洪在电站进水口前形成冲刷漏斗。对于低水头河床式枢纽，排沙底孔布置在电站进水口下部比较困难，布置在电站进水口两侧，冲刷漏斗范围较小，难以达到理想的排沙效果。
目前，针对多台机组的底孔排沙方案存在诸多不足：1)由于需要针对每个进水口设置排沙孔并穿过坝体，因此需占用大量大坝空间，并在很大程度上破坏大坝的整体性；2)每个排沙孔需设置独立的闸门启闭系统，并单独控制，调度复杂；3)多个排沙孔分别开闸排沙会造成较大的水量损失从而影响取水和发电效益；4)由于单个排沙洞洞口较大，因此在流量一定时排沙洞口流速较小，导致排沙效果不理想。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种水电站进水口廊道排沙系统及方法，且可以在低投资、通过简单的统一调度，引用较小下泄流量的情况下，使水电站各个进水口附近区域的泥沙通过此廊道被输送至下游河道，从而减少过机泥沙，保证机组运行安全，延长设备使用寿命。
本发明采用的技术方案如下：
一种水电站进水口廊道排沙系统，包括排沙穿坝主廊道和汇入所述排沙穿坝主廊道的排沙支廊道，所述排沙主廊道穿过坝体，所述排沙支廊道背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设有多个排沙单元，所述排沙单元设有排沙孔，每个排沙单元的排沙孔后方设有控制闸门，所述控制闸门由控制闸门启闭装置控制实现开启或关闭，以在某段时间内调动一个或者多个排沙单元进行排沙。
进一步的，所述排沙支廊道横截面呈倒置的圆拱形。
进一步的，所述排沙支廊道与所述排沙主廊道呈垂直设置。
进一步的，所述排沙孔的形状为竖向的窄缝状。
一种水电站进水口排沙方法，包括如下步骤：
步骤一、设置一条汇入排沙穿坝主廊道的排沙支廊道，所述排沙穿坝主廊道穿过坝体；
步骤二、在排沙支廊道2背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设置多个排沙单元，所述排沙单元设有多个排沙孔，所述排沙孔形状为竖向的窄缝状；
步骤三、在每个排沙单元的排沙孔后方设置控制闸门，所述控制闸门由控制闸门启闭装置控制实现开启或关闭，在某段时间内通过控制闸门启闭装置调动一个或者多个排沙单元进行排沙。
进一步的，所述排沙支廊道横截面呈倒置的圆拱形。
进一步的，所述排沙支廊道与所述排沙主廊道呈垂直设置。
本发明通过设置廊道排沙，可实现多个电站进水口附近的统一调度排沙，既不是局限于坝前的某一点，也不是设置多个排沙底孔造成复杂的结构和调度方式；有效保持水库的兴利库容，仅有排沙穿坝主廊道穿过坝体，可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度；排沙单元上的窄缝状排沙孔可保证在廊道排沙系统整体流量一定时，排沙孔附近的流速远大于库底泥沙的启动流速，从而防止排沙孔附近的泥沙淤积，另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响；排沙单元中控制闸门的设置使得可以对整个系统灵活控制，可以在某段时间内调动一个或者多个排沙单元进行排沙，同时还能精细化调节排沙孔的开启大小，从而针对不同工况和淤沙情况灵活控制。
附图说明
图1为本发明水电站进水口廊道排沙系统的俯视结构示意图；
图2为图1中A-A向侧视图；
图3为本发明排沙支廊道及位于排沙支廊道侧壁排沙单元的俯视结构示意图；
图4为图3中B-B向侧视图；
图中：1—排沙穿坝主廊道，2—排沙支廊道，3—排沙单元，4—排沙孔，5—控制闸门，6—控制闸门启闭装置。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1及图2，本发明水电站进水口变截面廊道排沙系统包括排沙穿坝主廊道1和汇入排沙穿坝主廊道1的一条排沙支廊道2，排沙主廊道1穿过坝体，可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度，并使得廊道排沙系统可以实现排沙流量的实时统一控制；排沙支廊道2的设置可实现针对每一个电站引水口实现排沙，从而有效降低过机泥沙含量。排沙支廊道2与排沙穿坝主廊道1可垂直设置。
排沙支廊道2的横截面呈倒置的圆拱形，排沙支廊道2背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设有多个排沙单元3，所述排沙单元3设有多个排沙孔4，所述排沙孔4形状为竖向的窄缝状。该设计一方面在廊道排沙系统整体流量一定时，保证了排沙孔4附近的流速远大于库底泥沙的启动流速，从而防止排沙孔附近的泥沙淤积；另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响。
每个排沙单元3的排沙孔4后方设有控制闸门5，控制闸门5由控制闸门启闭装置6控制，使得可以对整个系统灵活控制，可以在某段时间内调动一个或者多个排沙单元3进行排沙，同时还能精细化调节排沙孔4的开启大小，从而针对不同工况和淤沙情况灵活控制。
本发明还提供一种水电站进水口变截面排沙方法，包括如下步骤：
步骤一、设置一条汇入排沙穿坝主廊道1的排沙支廊道2，所述排沙穿坝主廊道1穿过坝体；
步骤二、在排沙支廊道2背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设置多个排沙单元3，所述排沙单元3设有多个排沙孔4，所述排沙孔4形状为竖向的窄缝状；
步骤三、在每个排沙单元3的排沙孔4后方设置控制闸门5，所述控制闸门5由控制闸门启闭装置6控制实现开启或关闭，在某段时间内调动一个或者多个排沙单元3进行排沙。
其中所述排沙支廊道2横截面呈倒置的圆拱形，所述排沙支廊道2与所述排沙主廊道1呈垂直设置。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种水电站进水口廊道排沙系统，其特征在于：包括排沙穿坝主廊道(1)和汇入所述排沙穿坝主廊道(1)的排沙支廊道(2)，所述排沙主廊道(1)穿过坝体，所述排沙支廊道(2)背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设有多个排沙单元(3)，所述排沙单元(3)设有排沙孔(4)，每个排沙单元(3)的排沙孔(4)后方设有控制闸门(5)，所述控制闸门(5)由控制闸门启闭装置(6)控制实现开启或关闭，以在某段时间内调动一个或者多个排沙单元(3)进行排沙。
2.如权利要求1所述的水电站进水口廊道排沙系统，其特征在于：所述排沙支廊道(2)横截面呈倒置的圆拱形。
3.如权利要求1所述的水电站进水口廊道排沙系统，其特征在于：所述排沙支廊道(2)与所述排沙主廊道(1)呈垂直设置。
4.如权利要求1所述的水电站进水口廊道排沙系统，其特征在于：所述排沙孔(4)的形状为竖向的窄缝状。
5.一种水电站进水口排沙方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、设置一条汇入排沙穿坝主廊道(1)的排沙支廊道(2)，所述排沙穿坝主廊道(1)穿过坝体；
步骤二、在排沙支廊道2背对进水口的侧壁针对每个机组进水口设置多个排沙单元(3)，所述排沙单元(3)设有多个排沙孔(4)，所述排沙孔(4)形状为竖向的窄缝状；
步骤三、在每个排沙单元(3)的排沙孔(4)后方设置控制闸门(5)，所述控制闸门(5)由控制闸门启闭装置(6)控制实现开启或关闭，在某段时间内通过控制闸门启闭装置(6)调动一个或者多个排沙单元(3)进行排沙。
6.如权利要求5所述的水电站进水口排沙方法，其特征在于：所述排沙支廊道(2)横截面呈倒置的圆拱形。
7.如权利要求5所述的水电站进水口排沙方法，其特征在于：所述排沙支廊道(2)与所述排沙主廊道(1)呈垂直设置。
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