CN111778937A - 一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法，该排沙系统包括排沙廊道，排沙廊道包括河床排沙廊道和岸边排沙廊道，河床排沙廊道设置在拦河闸坝的上游，河床排沙廊道上设有盖板，盖板上设有若干冲沙孔，岸边排沙廊道上设有控制闸。该系统实现排沙廊道无压流排沙，扩大排沙系统的排沙范围，提高排沙效果。

Description

一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法
技术领域
本发明属于水利水电工程排沙领域，特别涉及一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法，尤其适合于集雨面积较大的多泥沙河流。
背景技术
人类为了拦截地表径流，充分利用水资源而修建闸坝工程，大都存在泥沙淤积问题，如引起上游河床抬高、引水渠淤积等；若不采取妥善排沙措施，对社会和环境都会产生不利影响。传统排沙系统，通常是针对闸坝取水口附近采取的排沙措施，避免大量泥沙进入拦河闸坝引水系统。
传统排沙系统河床排沙廊道为有压流排沙，存在距岸边排沙廊道越近的冲沙孔排沙能力越强、距岸边排沙廊道越远的冲沙孔排沙能力越弱的缺点，而且传统的有压流排沙因流态稳定而挟沙能力差。传统排沙系统忽视了泥沙是一种建筑材料，是一种自然资源。因此传统排沙系统存在排沙范围小、廊道挟沙能力不足、排出泥沙未收集等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法，实现排沙廊道无压流排沙，扩大排沙系统的排沙范围，提高排沙效果。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是: 一种低水头拦河闸坝排沙系统，包括排沙廊道，排沙廊道包括河床排沙廊道和岸边排沙廊道，河床排沙廊道设置在拦河闸坝的上游，河床排沙廊道上设有盖板，盖板上设有若干冲沙孔，岸边排沙廊道上设有控制闸。
优选的方案中，所述拦河闸坝包括设置在河道上的拦河闸坝底板，拦河闸坝底板两侧设有拦河闸坝翼墙，拦河闸坝翼墙之间设有拦河闸坝闸门。
进一步的方案中，所述河床排沙廊道设置在拦河闸坝底板上。
优选的方案中，所述河床排沙廊道顶部高程低于拦河闸坝底板顶高程，在拦河闸坝上游底板形成拦沙坎。
优选的方案中，所述冲沙孔的过流能力之和小于排沙廊道的过流能力。
优选的方案中，所述冲沙孔顶部和孔壁设有防冲板。
优选的方案中，所述河床排沙廊道底部设有垫板。
优选的方案中，所述岸边排沙廊道与沉沙池连通。
本发明还提供一种低水头拦河闸坝排沙系统的排沙方法，包括如下步骤：
步骤一、拦河闸坝闸门关闭壅高水位，拦河闸坝上游水流流速降低，大量泥沙在拦河闸坝上游淤积；
步骤二、拦河闸坝上游泥沙淤积至拦河闸坝底板顶高程时，打开控制闸，在水压力作用下，含泥沙水流通过冲沙孔及排沙廊道至沉沙池中；
步骤三、当拦河闸坝上游冲沙孔附近泥沙排出后，清水从排沙廊道排出对沉沙池中泥沙进行冲洗；
步骤四、沉沙池中泥沙经冲洗后，关闭控制闸，排沙完成。
本发明提供的一种低水头拦河闸坝排沙系统及其排沙方法，具有以下有益效果：
1、通过调整冲沙孔大小及间距、排沙廊道尺寸及底坡降，使排沙廊道过流能力大于所设冲沙孔过流能力之和，排沙过程排沙廊道水面线低于盖板底高程，每个冲沙孔均为自由出流，每个冲沙孔处压力水头均为拦河闸坝水面高程与河床排沙廊道盖板底高程之差，则每个冲沙孔具有相同的冲沙能力；克服了传统方案河床排沙廊道有压流排沙而造成的距岸边排沙廊道越近的冲沙孔排沙能力越强、距岸边排沙廊道越远的冲沙孔排沙能力越弱的缺点，也克服了廊道有压流排沙因流态稳定而挟沙能力差的问题。
2、在排沙廊道末端设置沉沙池，可对排出泥沙进行收集冲洗，冲洗后的泥沙可作为建筑材料出售，具有一定的经济效益。
3、河床排沙廊道顶高程低于拦河闸坝底板顶高程，在拦河闸坝底板上游侧形成拦沙坎，有利于大量泥沙在拦河闸坝底板前淤积，可有效提高排沙系统的排沙量。
4、通过设置防冲板和垫板，对冲沙孔和河床排沙廊道底部进行防冲防护，防止因流态不稳定而引起的冲沙孔和河床排沙廊道底部冲刷破损问题。
5、在排沙廊道末端设置沉沙池3，可对排出泥沙进行收集冲洗，冲洗后的泥沙可作为建筑材料出售，具有一定的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的俯视图；
图2为河床排沙廊道的横断面示意图；
图3为河床排沙廊道的纵断面示意图；
图4为冲沙孔的平面图；
图5为冲沙孔剖面图；
图中：拦河闸坝1，排沙廊道2，沉沙池3，拦河闸坝底板101，拦河闸坝翼墙102，拦河闸坝闸门103，河床排沙廊道201，岸边排沙廊道202，盖板203，冲沙孔204，控制闸205，防冲板206，垫板207。
具体实施方式
如图1～3所示，一种低水头拦河闸坝排沙系统，包括排沙廊道2，排沙廊道2包括河床排沙廊道201和岸边排沙廊道202，河床排沙廊道201设置在拦河闸坝1的上游，河床排沙廊道201上设有盖板203，盖板203上设有若干冲沙孔204，岸边排沙廊道202上设有控制闸205。
所述拦河闸坝1包括设置在河道上的拦河闸坝底板101，拦河闸坝底板101两侧设有拦河闸坝翼墙102，拦河闸坝翼墙102之间设有拦河闸坝闸门103。
所述河床排沙廊道201设置在拦河闸坝底板101上。
河床排沙廊道201也可以设置拦河闸坝底板101的上游侧，与拦河闸坝底板101分离设置。
如图2所示，所述河床排沙廊道201顶高程低于拦河闸坝底板101顶高程，在拦河闸坝上游底板形成拦沙坎。通过设置拦沙坎，有利于大量泥沙在拦河闸坝底板前淤积，可有效提高排沙系统的排沙量。
在实施时，首先拟定冲沙孔204大小、间距，计算单个冲沙孔排沙能力和所有冲沙孔排沙能力之和，拟定排沙廊道断面尺寸及底坡降，计算排沙廊道过流能力，通过调整以上参数，使排沙廊道过流能力大于所设置冲沙孔过流能力之和，最终确定冲沙孔大小、间距和排沙廊道断面尺寸和底坡降。因排沙廊道2过流能力大于所设冲沙孔204过流能力之和，则排沙过程排沙廊道水面线低于盖板203底高程，如图3所示，排沙廊道2内为无压流排沙，改变了传统排沙廊道有压流排沙的排沙工况。
在排沙廊道无压流排沙工况下，每个冲沙孔204均为自由出流，每个冲沙孔204处压力水头均为拦河闸坝水面高程与河床排沙廊道盖板203底高程之差，则每个冲沙孔204具有相同的冲沙能力；克服了传统方案河床排沙廊道有压流排沙而造成的距岸边排沙廊道越近的冲沙孔排沙能力越强、距岸边排沙廊道越远的冲沙孔排沙能力越弱的缺点，也克服了廊道有压流排沙因流态稳定而挟沙能力差的问题。
优选的，所述冲沙孔204顶部和孔壁设有防冲板206。
所述河床排沙廊道201底部设有垫板207。
通过设置防冲板206和垫板207，可以解决因流态不稳定而引起的冲沙孔204和河床排沙廊道201底部冲刷破损的问题。
优选的，所述岸边排沙廊道202与沉沙池3连通。在排沙廊道末端设置沉沙池3，可对排出泥沙进行收集冲洗，冲洗后的泥沙可作为建筑材料出售，具有一定的经济效益。
一种低水头拦河闸坝排沙系统的排沙方法，包括如下步骤：
步骤一、拦河闸坝闸门103关闭壅高水位，拦河闸坝1上游水流流速降低，大量泥沙在拦河闸坝1上游淤积；
步骤二、拦河闸坝1上游泥沙淤积至拦河闸坝的底板101顶高程时，打开控制闸205，在水压力作用下，含泥沙水流通过冲沙孔204及排沙廊道2至沉沙池3中；
步骤三、当拦河闸坝上游冲沙孔204附近泥沙排出后，清水从排沙廊道2排出对沉沙池3中泥沙进行冲洗；
步骤四、沉沙池3中泥沙经冲洗后，关闭控制闸205，排沙完成。

Claims (9)

1.一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，包括排沙廊道（2），排沙廊道（2）包括河床排沙廊道（201）和岸边排沙廊道（202），河床排沙廊道（201）设置在拦河闸坝（1）的上游，河床排沙廊道（201）上设有盖板（203），盖板（203）上设有若干冲沙孔（204），岸边排沙廊道（202）上设有控制闸（205）。
2.根据权利要求1所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述拦河闸坝（1）包括设置在河道上的拦河闸坝底板（101），拦河闸坝底板（101）两侧设有拦河闸坝翼墙（102），拦河闸坝翼墙（102）之间设有拦河闸坝闸门（103）。
3.根据权利要求2所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述河床排沙廊道（201）设置在拦河闸坝底板（101）上。
4.根据权利要求2所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述河床排沙廊道（201）顶部高程低于拦河闸坝底板（101）顶高程，在拦河闸坝上游形成拦沙坎。
5.根据权利要求1所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述冲沙孔（204）的过流能力之和小于排沙廊道（2）的过流能力。
6.根据权利要求1所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述冲沙孔（204）顶部和孔壁设有防冲板（206）。
7.根据权利要求1所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述河床排沙廊道（201）底部设有垫板（207）。
8.根据权利要求1所述的一种低水头拦河闸坝排沙系统，其特征在于，所述岸边排沙廊道（202）与沉沙池（3）连通。
9.一种低水头拦河闸坝排沙系统的排沙方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、拦河闸坝闸门（103）关闭壅高水位，拦河闸坝（1）上游水流流速降低，大量泥沙在拦河闸坝（1）上游淤积；
步骤二、拦河闸坝（1）上游泥沙淤积至拦河闸坝的底板（101）顶高程时，打开控制闸（205），在水压力作用下，含泥沙水流通过冲沙孔（204）及排沙廊道（2）至沉沙池（3）中；
步骤三、当拦河闸坝上游冲沙孔（204）附近泥沙排出后，清水从排沙廊道（2）排出对沉沙池（3）中泥沙进行冲洗；
步骤四、沉沙池（3）中泥沙经冲洗后，关闭控制闸（205），排沙完成。
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