CN112064599B - 一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法，该正向取水结构包括：引水口，所述引水口开设在所述坝体上；引水结构，所述引水结构为设置在所述引水口处的管状结构，所述引水结构向所述坝体的上游方向延伸且延伸部分的末端设有取水口，所述取水口所在的平面与水流方向平行；拦污栅，所述拦污栅设置在所述取水口处且平行于所述取水口所在的平面。基于本发明的技术方案，使水流不会直接冲击到取水口与取水口上的拦污栅，进而降低了漂浮物淤堵拦污栅的概率，也降低了拦污栅排漂的人工或机械维护成本；同时，配合泄洪排沙口营造有利于排漂的水流形态，减少了由于漂浮物淤堵引水口造成的发电水头损失，增加了发电效益。

Description

一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法

技术领域

本发明涉及水电站取水结构技术领域，特别地涉及一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法。

背景技术

正向取水一般用于水电站发电中，取水口布置在大坝坝体靠近上游一侧，取水口与大坝表面齐平，正对来流方向；取水口前需要布设拦污栅，方向与引水口平行，安装拦污栅的主要目的是防止漂浮物进入发电机组，影响机组正常运行甚至对水轮机造成损害。

由于取水口正对水流方向，大量漂浮物随水流大量聚集在拦污栅附近，虽然没有进入发电机组，但是由于漂浮物聚集导致内外压差加大，对取水效率和发电效率影响较大，葛洲坝水电站就曾因为漂浮物大量聚集在拦污栅表面，导致发电水头下降3～5m。据测算发电水头每下降1m发电出力就减少14万kw，每天的发电量会减少33.6万度。由此大致估算由于漂浮物淤堵造成的发电量损失每天可达100万～170万度。

当前对于漂浮物淤堵拦污栅的处理方法大多采用人工或机械清除的方式，这种方式的缺点在于难以实时、可持续的清理拦污栅前的漂浮物，仍然会有部分漂浮物通过拦污栅进入发电引水洞，大量漂浮物进入发电引水洞后会堆积在发电机组工作门前，导致工作门无法关闭的情况。另外，采用人工或机械清除拦污栅附近的漂浮物成本较高，而且有一定的操作难度。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法，使水流不会直接冲击到取水口与取水口上的拦污栅，进而降低了漂浮物淤堵拦污栅的概率，也减少了水流压力对拦污栅的破坏，并且降低了拦污栅排漂的人工或机械维护成本；同时，配合泄洪排沙口营造有利于排漂的水流形态，减少了由于漂浮物淤堵引水口造成的发电水头损失，增加了发电效益。

本发明的一种防漂浮物淤堵的正向取水结构，所述正向取水结构设置于水电站的坝体上，包括：

引水口，所述引水口开设在所述坝体上；

引水结构，所述引水结构为设置在所述引水口处的管状结构，所述引水结构向所述坝体的上游方向延伸且延伸部分的末端设有取水口，所述取水口设置在引水结构延伸部分的底部或侧面；

拦污栅，所述拦污栅设置在所述取水口处且平行于所述取水口所在的平面。

在一个实施方式中，所述引水结构的延伸部分的长度大于所述引水口竖直方向上的宽度，所述取水口沿水流方向的宽度不小于所述引水口竖直方向上的宽度。

在一个实施方式中，所述引水结构延伸部分的末端为通过弯折形成的弯折部，所述弯折部的方向垂直于水流方向，所述取水口设置在所述弯折部的端面。

在一个实施方式中，所述拦污栅包括多个并列设置的栅条，所述栅条平行于水流方向。通过本实施方式，便于水流冲走卡在拦污栅或者附着在拦污栅上的漂浮物。

在一个实施方式中，还包括：泄洪排沙口，所述泄洪排沙口开设在所述坝体上位于所述引水口下方的位置，所述泄洪排沙口与所述引水口在沿所述坝体宽度方向上的宽度相同。通过本实施方式，泄洪排沙口用作泄洪与排沙，同时，水流会向泄洪排沙口处流动、汇集，水流会冲击取水口上的拦污栅并将拦污栅附近的漂浮物向下携带至泄洪排沙口并排出，起到排漂并冲刷、清洁拦污栅的作用。

在一个实施方式中，所述泄洪排沙口的上沿高度低于所述拦污栅的高度。

本发明的一种应用于上述正向取水结构的排漂方法，包括：

步骤S1：观测到水库的水面出现漂浮物；

步骤S2：打开泄洪排沙口泄流，水流沿朝向泄洪排沙口的方向集中汇流；

步骤S3：水流的汇流形成冲刷取水口附近以及拦污栅上淤堵的漂浮物的水流形态；

步骤S4：水流携带漂浮物经泄洪排沙口排向下游。

在一个实施方式中，步骤S2中，打开泄洪排沙口泄流时，需要保障通过取水口流出的发电用水的水量。

在一个实施方式中，步骤S2中，在汛期洪水进入水库期间，泄洪排沙口保持打开。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本发明提供的一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

本发明的一种防漂浮物淤堵的正向取水结构及排漂方法，通过在坝体上设置延伸出的引水结构并将取水口设置在引水结构的下方或侧面，使得取水口与水流方向平行，进而水流不会直接冲击到取水口与取水口上的拦污栅，进而降低了漂浮物淤堵拦污栅的概率，也减少了水流压力对拦污栅的破坏，并且水力持续不断地冲刷拦污栅附近的漂浮物，降低了拦污栅排漂的人工或机械维护成本；同时，通过改变取水口形状、取水方向，配合泄洪排沙口营造有利于排漂的水流形态，减少了由于漂浮物淤堵引水口造成的发电水头损失，增加了发电效益。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的正向取水结构的结构示意图；

图2显示了本发明的正向取水结构的另一种结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-引水口，2-引水结构，21-取水口，22-弯折部，3-拦污栅，4-泄洪排沙口，5-坝体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种防漂浮物淤堵的正向取水结构，正向取水结构设置于水电站的坝体5上，包括：

引水口1，引水口1开设在坝体5上；

引水结构2，引水结构2为设置在引水口1处的管状结构，引水结构2向坝体5的上游方向延伸且延伸部分的末端设有取水口21，取水口21设置在引水结构2延伸部分的底部或侧面；

拦污栅3，拦污栅3设置在取水口21处且平行于取水口21所在的平面。

具体地，如附图图1所示，本发明的正向取水结构在坝体5上的引水口1处设置引水结构2，引水结构2朝上游方向延伸出坝体5。引水结构2整体为管状结构，内部中空并与取水口21连通，引水结构2延伸部分的末端封闭，而将取水口21开设在延伸部分的末端，取水口21设置在引水结构2延伸部分的底部或侧面。这样一来，水流在通过取水口21进入引水结构2内部时，不会直接冲击取水口21，进而水流中的漂浮物也不会直接撞击乃至在水流的作用下附着在取水口21处的拦污栅3上，也减小了漂浮物直接进入取水口21的几率。

并且，引水结构2延伸出坝体5，使得其延伸部分末端的取水口21与坝体5之间有一段距离并且取水口21四周区域都是空旷的，就使得取水口21附近不容易形成漂浮物堆积。具体来说，水流携带漂浮物流动至取水口21附近，由于取水口21附近区域都是空旷的，进而漂浮物不会凭空堆积在此处；实际上，漂浮物一般堆积在坝体5附近，所以引水结构2延伸部分末端的取水口21与坝体5之间有一定距离，避免了靠近漂浮物容易堆积的区域。

优选地，取水口21设置在引水结构2延伸部分的底部。

具体地，取水口21设置在侧面与底部都是平行于水流方向，进而不会受到水流的直接冲击。但是设置于底部更优于侧面，因为将取水口21设置在底部时，漂浮物想要进入取水口21还会受到其自身重力的阻碍。

在一个实施例中，引水结构2的延伸部分的长度大于引水口1竖直方向上的宽度，取水口21沿水流方向的宽度不小于引水口1竖直方向上的宽度。

具体地，引水结构2的延伸部分的长度大于引水口1竖直方向上的宽度、取水口21的宽度不小于引水口1竖直方向上的宽度，都是为了保证通过取水口21进入引水结构2再经引水口1引出的水量的充足。

在一个实施例中，引水结构2延伸部分的末端为通过弯折形成的弯折部22，弯折部22的方向垂直于水流方向，取水口21设置在弯折部22的端面。

具体地，如附图图2所示，引水结构2的延伸部分整体为弯管状，

在一个实施例中，拦污栅3包括多个并列设置的栅条，栅条平行于水流方向。

具体地，拦污栅3上的多个并列且平行设置的栅条构成阻挡漂浮物并使水流通过的结构，相邻栅条之间有长条状的空隙，栅条的设置方向平行于水流方向，即长条状的空隙是沿水流方向的。所以，在水流的冲刷下，即便漂浮物的部分卡入空隙中，其在水流的冲刷下也会沿空隙移动进而被冲走。

如果栅条的设置方向不是平行于水流方向，那么栅条对水流有部分阻挡作用，漂浮物的部分在水流的冲击在很可能就卡在空隙中，进而漂浮物很难被冲走。

进一步地，拦污栅3还包括多个用于连接多个并列设置的栅条的连接条，连接条与栅条垂直，也与水流方向垂直。连接条设置时，应使多个连接条位于多个栅条的同一侧，而拦污栅3安装时，应使连接条位于拦污栅3更靠近取水口21内部的一侧，从而避免连接条直接接触漂浮物而阻挡漂浮物的流动，并且连接条的设置数量尽可能少。

在一个实施例中，还包括：

泄洪排沙口4，泄洪排沙口4开设在坝体5上位于引水口1下方的位置，泄洪排沙口4与引水口1在沿坝体5宽度方向上的宽度相同。

具体地，由于本发明的正向取水结构设置于电站坝体5上，所以电站坝体5对应的水库中难免会有泥沙集聚以及在汛期输入洪水，所以泄洪排沙口便是用作泄洪与排沙。

同时，之所以将泄洪排沙口设置在引水口1下方，是因为在通过泄洪排沙口泄流时，水流会向泄洪排沙口处流动、汇集，所以水流也会将漂浮物冲向泄洪排沙口，此时汇聚的水流具备很大的动能，水流会冲击取水口21上的拦污栅3并将拦污栅3附近的漂浮物向下携带至泄洪排沙口并排出，起到排漂并冲刷、清洁拦污栅3的作用。

优选地，泄洪排沙口4的上沿高度低于拦污栅3的高度。

本发明还提供了一种应用于上述正向取水结构的排漂方法，包括：

步骤S1：观测到水库的水面出现漂浮物；

步骤S2：打开泄洪排沙口泄流，水流沿朝向泄洪排沙口的方向集中汇流；其中：

打开泄洪排沙口泄流时，需要保障通过取水口流出的发电用水的水量；

在汛期洪水进入水库期间，泄洪排沙口保持打开；

步骤S3：水流的汇流形成冲刷取水口附近以及拦污栅上淤堵的漂浮物的水流形态；

步骤S4：水流携带漂浮物经泄洪排沙口排向下游。

具体地，步骤S1中，该漂浮物通常指的是随洪水入库的大规模的漂浮物，漂浮物的排放与洪水的泄放同步进行。而平时，在保证水电站正常发电用水量的前提下，也可以通过泄洪排沙口排放多余的库存水，以维持水库正常的库容。

步骤S2中，需要保障通过取水口流出的发电用水的水量，具体来说，当汛期洪水规模不大时，除了保持泄洪排沙口打开，也需要控制通过泄洪排沙口泄流的流量，以保障通过取水口流出的发电用水的水量。具体可以通过控制泄洪排沙口的打开程度以及多个泄洪排沙口打开的数量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种防漂浮物淤堵的正向取水结构，所述正向取水结构设置于水电站的坝体上，其特征在于，包括：

引水口，所述引水口开设在所述坝体上；

引水结构，所述引水结构为设置在所述引水口处的管状结构，所述引水结构向所述坝体的上游方向延伸且延伸部分的末端设有取水口，所述取水口远离所述坝体，以避开漂浮物堆积的区域，所述取水口设置在引水结构延伸部分的底部或侧面；

拦污栅，所述拦污栅设置在所述取水口处且平行于所述取水口所在的平面。

2.根据权利要求1所述的防漂浮物淤堵的正向取水结构，其特征在于，所述引水结构的延伸部分的长度大于所述引水口竖直方向上的宽度，所述取水口沿水流方向的宽度不小于所述引水口竖直方向上的宽度。

3.根据权利要求1所述的防漂浮物淤堵的正向取水结构，其特征在于，所述引水结构延伸部分的末端为通过弯折形成的弯折部，所述弯折部的方向垂直于水流方向，所述取水口设置在所述弯折部的端面。

4.根据权利要求1所述的防漂浮物淤堵的正向取水结构，其特征在于，所述拦污栅包括多个并列设置的栅条，所述栅条平行于水流方向。

5.根据权利要求1所述的防漂浮物淤堵的正向取水结构，其特征在于，还包括：

泄洪排沙口，所述泄洪排沙口开设在所述坝体上位于所述引水口下方的位置，所述泄洪排沙口与所述引水口在沿所述坝体宽度方向上的宽度相同。

6.根据权利要求5所述的防漂浮物淤堵的正向取水结构，其特征在于，所述泄洪排沙口的上沿高度低于所述拦污栅的高度。

7.一种应用于如权利要求5或6所述的正向取水结构的排漂方法，其特征在于，包括：

步骤S1：观测到水库的水面出现漂浮物；

步骤S2：打开泄洪排沙口泄流，水流沿朝向泄洪排沙口的方向集中汇流；

步骤S3：水流的汇流形成冲刷取水口附近以及拦污栅上淤堵的漂浮物的水流形态；

步骤S4：水流携带漂浮物经泄洪排沙口排向下游。

8.根据权利要求7所述的排漂方法，其特征在于，步骤S2中，打开泄洪排沙口泄流时，需要保障通过取水口流出的发电用水的水量。

9.根据权利要求7或8所述的排漂方法，其特征在于，步骤S2中，在汛期洪水进入水库期间，泄洪排沙口保持打开。

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