CN109338982B - 一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库 - Google Patents

Abstract

本发明一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，由拦水坝、引水工程进水口、拦砂坎、进水管、泄洪冲砂管组成。拦水坝与沟谷地形围合形成调蓄水库，引水工程进水口位于水体流动路径较长的调蓄水库库尾，利用同样位于库尾，但顶高程较高的拦砂坎拦挡泥沙并取表层清水，进水管位于拦水坝靠河道上游侧混凝土重力坝内，泄洪冲砂管布置在拦水坝靠河道下游侧混凝土重力坝内。本发明调蓄水库布置可在库区内形成深层回旋水流，在拦水坝靠河道下游侧沉淀泥沙，泄洪冲砂管阀门开启时可自动冲砂。本发明利用工程结构特点促进泥沙沉淀、自动冲淤并取表层清水，在节约运行成本的同时降低运行管理的难度；同时可有效节约平原区建设用地。

Description

一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的调蓄水库，具体涉及一种引水工程中，结合天然沟谷地形构建的，水体含沙量较高时，可进行沉淀泥沙、自动冲淤、取表层清水的调蓄水库。

背景技术

引水工程中，在多泥沙河流采用泵站提水时，如何蓄清沉淀对工程投资及运行管理影响很大，当引水水质要求较高时，通常采用加药沉淀方式，不仅加药运行费用较高，同时由于加药沉淀池需要较大的建设场地，在用地紧张的地区，征地政策处理难度和建设费用均相对较高。

利用河岸土地利用率较低的沟谷地形建设水库或山塘，可减少引水工程头部枢纽的建设用地审批难度，但由于加药沉淀所需的水体絮凝路径较长，而常规引水工程进水口往往设置在大坝附近上游库区或结合坝体建设，水体在库内流动路径较短，泵站提水进入水库后，水体泥沙来不及沉淀就直接进入引水隧洞，难以达到蓄清冲淤的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服常规水库或山塘引水时，水体在库内流动路径较短的不利因素，提出一种可进行沉淀泥沙、自动冲淤、取表层清水的调蓄水库，一方面，可利用工程结构特点促进泥沙沉淀、自动冲淤并取表层清水，在节约运行成本的同时降低运行管理的难度；另一方面，结合沟谷地形，区域土石方平衡布置可有效节约平原区建设用地。

本发明所采用的技术方案是：一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，包括拦水坝、引水工程进水口、拦砂坎、进水管、泄洪冲砂管。

拦水坝位于沟谷地形下游靠河道侧，是调蓄水库挡水建筑物，与沟谷地形围合形成调蓄水库。根据常规沟谷地形覆盖层较厚的特点，拦水坝采用混合坝结构，中部为对坝基开挖要求较低的面板堆石坝，两坝头考虑到进水管、泄洪冲砂管和拦水坝的交叉布置，采用混凝土重力坝，面板堆石坝与混凝土重力坝之间设重力式混凝土侧向挡墙。拦水坝坝顶设上坝公路与外部道路连通。

引水工程进水口位于调蓄水库库尾，常采用竖井式进水口，由进水口、竖井控制段和引水隧洞组成。进水口可采用侧向进水型式或竖向进水型式，当引水工程进水口与下游隧洞出口高差较大，除满足重力自流输水外仍有富余时，建议采用竖向进水型式，进一步抬高进水口底高程，有利于取更表层的清水。

拦砂坎位于调蓄水库库尾，引水工程进水口前端。基岩面较高时，拦砂坎可利用天然岩石地基保留设置；库尾沟谷覆盖层较厚时，采用混凝土浇筑。拦砂坎顶高程应高于调蓄水库库尾底高程，并在最低取水水位以下，确保具备拦砂效果的同时，正常工况都可表层取水。

进水管为钢管，可单根或多根设置，位于拦水坝对应河道上游侧的混凝土重力坝内，通过提水泵站从河道取水口提水，进水管顶高程低于拦砂坎顶高程，以保障库内水体主流位于底层。

泄洪冲砂管为钢管，可单根或多根设置，布置在拦水坝对应河道下游侧的混凝土重力坝内，混凝土重力坝内同时结合布置溢洪道和灌浆廊道，下游为泄洪渠，泄洪冲砂管通过设置在混凝土重力坝灌浆廊道内的阀门控制启闭，泄洪冲砂管底高程与库底基本齐平，阀门开启即可自动冲淤。

调蓄水库库底可自进水管一侧向泄洪冲砂管一侧进行放坡，以加强底层水体在库区内的回旋淤积沉砂效果。

调蓄水库拦水坝中部面板堆石坝防渗系统由防浪墙、面板、趾板、防渗墙、侧墙挡墙组成，均为混凝土结构。拦水坝中部除采用面板堆石坝外，也可采用其他土石坝；当坝址覆盖层比较薄、沟谷中部容易开挖至基岩时，可全断面采用重力坝。

拦水坝两坝头山体布置隧洞方便时，进水管可在拦水坝对应河道上游侧的山体内设隧洞布置；泄洪冲砂管可在拦水坝对应河道下游侧的山体内设隧洞布置；此时，拦河坝也可整体采用土石坝，但需设置岸坡式的溢洪道。泄洪冲砂管末端设阀门控制启闭。

引水工程进水口除采用竖井式进水口外，也可采用岸塔式进水口或岸坡式进水口。

本发明的有益效果是：

1)调蓄水库结合沟谷地形建设，拦水坝内进水管和泄洪冲砂管布置高程较低，库尾拦砂坎顶高程较高，水流主流位于库水水体底层低速回旋，可促进泥沙自然沉淀；

2)泄洪冲砂管所在的坝体一侧为水库最低部位，且地形上也是泥沙最容易淤积的部位，利用高压水流的夹砂能力，在坝体廊道内定期开阀即可实现库内淤积泥沙的自动冲淤，运行管理方便。

3)引水工程进水口位于调蓄水库库尾，在平面距离上距离拦水坝较远，有利水体泥沙沉淀；结合沟谷天然地形进水口高程设置较高，有利于取调蓄水库内表层清水；沟谷内自身有向河道汇流的天然水系时，取表层清水效果更优。

4)调蓄水库布置区河道附近的山区沟谷地形内，引水工程进水口及库底清理以挖方为主，拦水坝建设以填方为主，根据地形地质条件选择合适的坝型有利于就地实现土石方平衡，在节省平原区建设用地的同时减少弃渣场占地。

附图说明

图1是本发明实施例引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库布置平面图；

图2是图1中拦水坝的上游立视图；

图3是图1中拦水坝的下游立视图；

图4是图2、图3的A—A剖视图；

图5是图2、图3的B—B剖视图；

图6是图2、图3的C—C剖视图；

图7是本发明实施例引水工程进水口侧向进水型式的纵剖面图；

图8是本发明实施例引水工程进水口竖向进水型式的纵剖面图。

图中：1-拦水坝；11-面板堆石坝；11a-防浪墙；11b-面板；11c-趾板；11d-防渗墙；11e-侧向挡墙；12-混凝土重力坝；12a-溢洪道；12b-灌浆廊道；2-引水工程进水口；21-进水口；21a-侧向进水型式；21b-竖向进水型式；22-竖井控制段；23-引水隧洞；3-拦砂坎；4-进水管；5-泄洪冲砂管；6-泄洪渠；7-提水泵站；8-河道取水口；9-上坝公路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1至图8所示，本发明一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，由拦水坝1、引水工程进水口2、拦砂坎3、进水管4、泄洪冲砂管5组成。

拦水坝1位于沟谷地形下游靠河道侧，是调蓄水库挡水建筑物，与沟谷地形围合形成调蓄水库。根据常规沟谷地形覆盖层较厚的特点，拦水坝1采用混合坝结构，中部为对坝基开挖要求较低的面板堆石坝11，两坝头考虑到进水管4、泄洪冲砂管5和拦水坝1的交叉布置，采用混凝土重力坝12，面板堆石坝11与混凝土重力坝12之间设重力式混凝土侧向挡墙11e。拦水坝1坝顶设上坝公路9与外部道路连通。

引水工程进水口2位于调蓄水库库尾，常采用竖井式进水口，由进水口21、竖井控制段22和引水隧洞23组成。进水口21可采用侧向进水型式21a或竖向进水型式21b，当引水工程进水口2与下游隧洞出口高差较大，除满足重力自流输水外仍有富余时，建议采用竖向进水型式21b，进一步抬高进水口21底高程，有利于取更表层的清水。

拦砂坎3位于调蓄水库库尾，引水工程进水口2前端。基岩面较高时，拦砂坎3可利用天然岩石地基保留设置；库尾沟谷覆盖层较厚时，采用混凝土浇筑。拦砂坎3顶高程应高于调蓄水库库尾底高程，并在最低取水水位以下，确保具备拦砂效果的同时，正常工况都可表层取水。

进水管4为钢管，可单根或多根设置，位于拦水坝1对应河道上游侧的混凝土重力坝12内，通过提水泵站7从河道取水口8提水，进水管4顶高程低于拦砂坎3顶高程，以保障库内水体主流位于底层。

泄洪冲砂管5为钢管，可单根或多根设置，布置在拦水坝1对应河道下游侧的混凝土重力坝12内，混凝土重力坝12内同时结合布置溢洪道12a和灌浆廊道12b，下游为泄洪渠6，泄洪冲砂管5通过设置在混凝土重力坝12灌浆廊道12b内的阀门控制启闭，泄洪冲砂管5底高程与库底基本齐平，阀门开启即可自动冲淤。

调蓄水库库底可自进水管4一侧向泄洪冲砂管5一侧进行放坡，以加强底层水体在库区内的回旋淤积沉砂效果。

调蓄水库拦水坝1中部面板堆石坝11防渗系统由防浪墙11a、面板11b、趾板11c、防渗墙11d、侧墙挡墙11e组成，均为混凝土结构。拦水坝1中部除采用面板堆石坝11外，也可采用其他土石坝；当坝址覆盖层比较薄、沟谷中部容易开挖至基岩时，可全断面采用重力坝。

拦水坝1两坝头山体布置隧洞方便时，进水管4可在拦水坝1对应河道上游侧的山体内设隧洞布置；泄洪冲砂管5可在拦水坝1对应河道下游侧的山体内设隧洞布置；此时，拦河坝1也可整体采用土石坝，但需设置岸坡式的溢洪道12a。泄洪冲砂管5末端设阀门控制开启。

引水工程进水口2除采用竖井式进水口外，也可采用岸塔式进水口或岸坡式进水口。

上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：它包括拦水坝、引水工程进水口、拦砂坎、进水管、泄洪冲砂管；所述拦水坝位于沟谷地形下游靠河道侧，为调蓄水库的挡水建筑物，与沟谷地形围合形成调蓄水库；拦水坝的两个坝头考虑到进水管、泄洪冲砂管和拦水坝的交叉布置，采用混凝土重力坝；所述引水工程进水口位于调蓄水库库尾；所述拦砂坎位于调蓄水库库尾、引水工程进水口前端，拦砂坎顶高程高于调蓄水库库尾底高程，并在最低取水水位以下，以确保拦砂的同时，在正常工况下进行表层取水；所述进水管位于拦水坝对应河道上游侧的坝头混凝土重力坝内，进水管通过提水泵站从河道取水口提水，进水管顶高程低于拦砂坎顶高程，以保障库内水体主流位于底层；所述泄洪冲砂管布置在拦水坝对应河道下游侧的坝头混凝土重力坝内，混凝土重力坝内同时结合布置溢洪道和灌浆廊道，下游设置泄洪渠，泄洪冲砂管通过设置在混凝土重力坝的灌浆廊道内的阀门控制启闭，泄洪冲砂管底高程与库底基本齐平，阀门开启后自动冲淤。

2.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述拦水坝采用混合坝结构，拦水坝中部采用对坝基开挖要求较低的面板堆石坝或其他土石坝，面板堆石坝或其他土石坝与拦水坝坝头混凝土重力坝之间设置重力式混凝土侧向挡墙；拦水坝坝顶设置上坝公路与外部道路连通。

3.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：当坝址覆盖层比较薄、沟谷中部容易开挖至基岩时，所述拦水坝全断面采用混凝土重力坝。

4.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述引水工程进水口采用竖井式进水口，由进水口、竖井控制段和引水隧洞组成；进水口采用侧向进水型式或竖向进水型式，当引水工程进水口与下游隧洞出口高差较大，除满足重力自流输水外仍有富余时，采用竖向进水型式，以进一步抬高进水口底高程，取到更表层的清水。

5.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述引水工程进水口采用岸塔式进水口或岸坡式进水口。

6.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述拦砂坎在基岩面较高时，拦砂坎利用天然岩石地基保留设置；在库尾沟谷覆盖层较厚时，拦砂坎采用混凝土浇筑。

7.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述进水管为钢管，设置有单根或多根。

8.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：所述泄洪冲砂管为钢管，设置有单根或多根。

9.根据权利要求1所述的引水工程头部蓄清冲淤调蓄水库，其特征在于：调蓄水库库底自所述进水管一侧向所述泄洪冲砂管一侧进行放坡，以加强底层水体在库区内的回旋淤积沉砂效果。