CN113202065A - 用于多泥沙河道的取水结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取水结构，尤其是公开了一种用于多泥沙河道的取水结构，属于水利水电工程构筑物设计建造技术领域。提供一种能满足汛期流量较大时段取水防沙要求的用于多泥沙河道的取水结构。所述的取水结构包括溢流坝，所述的取水结构还包括沉沙取水复合系统，位于溢流坝上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙并输入下游的发电站内。

Description

用于多泥沙河道的取水结构

技术领域

本发明涉及一种取水结构，尤其是涉及一种用于多泥沙河道的取水结构，属于水利水电工程构筑物设计建造技术领域。

背景技术

山区泥沙问题突出的引水式水电站常规布置方案的结构特点如下：1首部枢纽由溢流坝、冲沙闸、取水口、引水隧洞等组成；2溢流坝横向布置于河道，主要用于雍高河道水位；3冲沙闸布置于河道一侧，主要用于宣泄溢流坝前河道内淤积的泥沙；4取水口紧邻冲沙闸布置，轴线与河道呈大角度相交；5溢流坝堰顶高程>取水口底板高程>冲沙闸底板高程。该结构的优点为：1首部枢纽建筑物布置紧凑，工程量较省；2在枯期和汛期流量较小时段，水流含沙量较小时，由于坝前流速降低，水流中泥沙在重力作用下将沉积在溢流坝前水库中，通过取水口能够获取到泥沙含量相对较低的水流。该结构的主要问题：1在汛期流量较大时段，上游来流的泥沙含量较大，由于溢流坝泄量较大、坝前水流流速也较大，上游来流中的泥沙来不及沉积就将进入取水口，进而对水电站流道和水轮机组造成磨损；2为避免上述情况，部分水电站采用关闭“取水口闸门、避沙、不发电”的措施，也会造成一定的电量损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能满足汛期流量较大时段取水防沙要求的用于多泥沙河道的取水结构。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于多泥沙河道的取水结构，包括溢流坝，所述的取水结构还包括沉沙取水复合系统，位于溢流坝上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙并输入下游的发电站内。

进一步的是，所述的沉沙取水复合系统包括河道沉沙冲排机构和取水沉沙冲排机构，所述的河道沉沙冲排机构布置在溢流坝的一端，与河道沉沙冲排机构相邻设置的取水沉沙冲排机构布置在溢流坝上侧游河道的侧岸上。

上述方案的优选方式是，所述的河道沉沙冲排机构包括至少两套冲沙闸室组件，各套所述的冲沙闸室组件并联的布置在溢流坝的一个端部。

进一步的是，所述的取水沉沙冲排机构包括取水口、二次沉沙冲排组件和取水输送组件，所述的二次沉沙冲排组件通过所述的取水口与溢流坝上游侧的河道连通，所述的取水输送组件与二次沉沙冲排组件连通。

上述方案的优选方式是，所述的取水输送组件包括一条引水隧洞，所述引水隧洞的入口端与二次沉沙冲排组件连通。

进一步的是，所述的二次沉沙冲排组件包括引水输送道、沉沙池和冲沙道，所述的沉沙池通过所述的引水输送道与取水口连接，所述的引水隧洞和所述的冲沙道分别同时与所述的沉沙池连接。

上述方案的优选方式是，所述的二次沉沙冲排组件还包括冲沙输水道，所述冲沙输水道的入口端与取水口连接，所述冲沙输水道的出口端与沉沙池的中下部连接。

进一步的是，所述的沉沙池与所述的引水输送道呈驼背结构布置，引水隧洞的入口端与引水输送道的末端连接，冲沙道的入口端位于呈驼背结构布置的沉沙池的远端。

上述方案的优选方式是，所述的二次沉沙冲排组件还包括控制闸室，在引水隧洞的入口端、引水输送道的入口端、冲沙输水道的入口端以及冲沙道的入口端均分别布置有至少一套所述的控制闸室。

进一步的是，驼背结构布置的沉沙池在水平面内的投影为等腰梯形，其宽度从上游向下游逐渐减少，其底板高程从上游向下游逐渐降低。

本发明的有益效果是：本申请提供的取水结构以现有的溢流坝为基础，通过增加设置沉沙取水复合系统，并使位于溢流坝上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙后再输入下游的发电站内。这样，当水流中存在较多夹沙，特别是在洪水讯期，随着山水带有大量泥沙的水流进入河道，进而随河道进入发电站取水区时，通过本申请的沉沙取水复合系统先对水流中的泥沙进行沉淀过滤，然后再输入下游的发电站内发机，从而可以满足汛期流量较大时段取水防沙要求。

附图说明

图1为本发明用于多泥沙河道的取水结构的平面布置图。

图中标记为：溢流坝1、河道沉沙冲排机构2、取水沉沙冲排机构3、冲沙闸室组件4、取水口5、二次沉沙冲排组件6、取水输送组件7、引水输送道8、沉沙池9、冲沙道10、冲沙输水道11、控制闸室12。

具体实施方式

如图1所示是本发明提供的一种能满足汛期流量较大时段取水防沙要求的用于多泥沙河道的取水结构。所述的取水结构包括溢流坝1，所述的取水结构还包括沉沙取水复合系统，位于溢流坝1上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙并输入下游的发电站内。本申请提供的取水结构以现有的溢流坝为基础，通过增加设置沉沙取水复合系统，并使位于溢流坝上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙后再输入下游的发电站内。这样，当水流中存在较多夹沙，特别是在洪水讯期，随着山水带有大量泥沙的水流进入河道，进而随河道进入发电站取水区时，通过本申请的沉沙取水复合系统先对水流中的泥沙进行沉淀过滤，然后再输入下游的发电站内发机，从而可以满足汛期流量较大时段取水防沙要求。

上述实施方式中，结构现有取水结构的特点，为了使本申请的取水结构更便于建造施工和后续的使用，本申请所述的沉沙取水复合系统包括河道沉沙冲排机构2和取水沉沙冲排机构3，所述的河道沉沙冲排机构2布置在溢流坝1的一端，与河道沉沙冲排机构2相邻设置的取水沉沙冲排机构3布置在溢流坝1上侧游河道的侧岸上。此时，本申请鼗所述的河道沉沙冲排机构2设置为包括至少两套冲沙闸室组件4，各套所述的冲沙闸室组件4并联的布置在溢流坝1的一个端部。相应的，所述的取水沉沙冲排机构3包括取水口5、二次沉沙冲排组件6和取水输送组件7，所述的二次沉沙冲排组件6通过所述的取水口5与溢流坝1上游侧的河道连通，所述的取水输送组件7与二次沉沙冲排组件6连通。此时，所述的取水输送组件7包括一条引水隧洞，所述引水隧洞的入口端与二次沉沙冲排组件6连通。所述的二次沉沙冲排组件6包括引水输送道8、沉沙池9和冲沙道10，所述的沉沙池9通过所述的引水输送道8与取水口10连接，所述的引水隧洞和所述的冲沙道10分别同时与所述的沉沙池9连接。

进一步的，本申请所述的二次沉沙冲排组件6还包括冲沙输水道11，所述冲沙输水道11的入口端与取水口5连接，所述冲沙输水道11的出口端与沉沙池的中下部连接。并将所述的沉沙池9与所述的引水输送道8呈驼背结构布置，引水隧洞的入口端与引水输送道8的末端连接，冲沙道10的入口端位于呈驼背结构布置的沉沙池9的远端。为了便于对各部件水流的控制，所述的二次沉沙冲排组件6还包括控制闸室12，在引水隧洞的入口端、引水输送道8的入口端、冲沙输水道11的入口端以及冲沙道10的入口端均分别布置有至少一套所述的控制闸室12。

当然，为了便于建造，本申请呈驼背结构布置的沉沙池9在水平面内的投影为等腰梯形，其宽度从上游向下游逐渐减少，其底板高程从上游向下游逐渐降低。

具体来说，本申请所述取水结构的主要操作方式和工作原理为：

1)枯期及上游来流量较小的汛期时段，上游来流泥沙含量较少。关闭冲沙闸闸门、下输水道闸门、冲沙道闸门，开启上输水道闸门、引水隧洞闸门。上游来流抵达溢流坝坝前，由于流速降低，水流中泥沙在重力作用下将沉积在溢流坝前水库中，水流则将通过取水口、上输水道进入沉沙池，将沉沙池蓄满后就将进入引水隧洞至下游发电厂房发电。

2)上游来流量较大的汛期时段，上游来流泥沙含量较大。关闭冲沙闸闸门、上输水道闸门、冲沙道闸门，开启下输水道闸门、引水隧洞闸门。上游来流抵达溢流坝坝前，由于流速较大，来不及沉降就进入到取水口；通过下输水道进入沉沙池后，由于流速减小，泥沙在重力作用下沉降并将沿沉沙池底板斜坡移动至沉沙池底部；经过泥沙沉降作用后的水流则将通过设置沉沙池顶部的引水隧洞闸门进入引水隧洞至下游发电厂房发电。

3)上游来流量较大的汛期时段，当沉沙池内淤积的泥沙接近引水隧洞进口底板高程时，关闭冲沙闸闸门、下输水道闸门、引水隧洞闸门，开启上输水道闸门、冲沙道闸门。上游来流将通过上输水道进入沉沙池顶部，沿沉沙池底部斜坡将池内淤积的泥沙通过冲沙道排向下游河道；由于沉沙池平面采用等腰体型布置，越接近沉沙池出口位置，沉沙池宽度越小、水深越深、流速越高，沉沙池内泥沙冲洗效果将较明显。

4)上游来流量较大的汛期时段，当发现水库中泥沙淤积较为严重，可能影响电站运行安全时，关闭上输水道闸门、下输水道闸门、引水隧洞闸门、冲沙道闸门，开启冲沙闸闸门，即可利用上游来流将冲沙闸上游一定范围内的泥沙通过冲沙闸排向下游河道。

综上所述，采用本申请提供了取水结构用于多泥沙河流的取水发电还具有以下优点，

1)枯期及上游来流量较小的汛期时段，上游来流泥沙含量较少，上游来流通过取水口、上输水道就将直接进入引水隧洞至下游发电厂房发电，不会对水电站流道和水轮机组造成较大磨损。

2)在汛期流量较大时段，上游来流的泥沙含量较大，即使通过取水口、下输水道的水流泥沙含量较大，因沉沙池的沉降作用，进入引水隧道的水流泥沙含量将显著降低，同样不会对水电站流道和水轮机组造成较大磨损，也减少了汛期停机避沙造成的电量损失。

3)当沉沙池内泥沙淤积影响电站安全时，只需要调整上输水道闸门、下输水道闸门、引水隧洞闸门、冲沙道闸门的开启和关闭状态，就能实现对于沉沙池的自动冲洗，运行较为便利。

实施例一

本申请所要解决的技术问题提供一种满足汛期流量较大时段取水防沙要求的引水式水电站取水排沙结构。

本申请解决技术问题所采用的技术方案为：

1)取水排沙结构由溢流坝、冲沙闸、取水口、上输水道、下输水道、沉沙池、冲沙道和相应的控制闸门组成。

2)溢流坝横向布置于河道，用于雍高河道水位和汛期泄洪。

3)冲沙闸布置于河道一侧，用于宣泄溢流坝前河道内淤积的泥沙。

4)取水口紧邻冲沙闸布置，轴线与河道呈大角度相交，取水口与上输水道、下输水道相连，并设置了上输水道闸门和下输水道闸门以控制水流。

5)上输水道与引水隧洞、沉沙池上游相连，下输水道与沉沙池下游相连。

6)沉沙池平面为等腰梯形，由上游向下游宽度逐渐减少；沉沙池底板高程由上游向下游逐渐减小。

7)沉沙池下游端与冲沙道相连，设置了冲沙道闸门以控制水流，冲沙道出口位于溢流坝下游。

8)引水隧洞侧向布置于沉沙池上游端，设置了引水隧洞闸门以控制水流。

9)溢流坝堰顶高程>取水口底板高程>冲沙闸底板高程，取水口底板高程＝上输水道底板高程＝下输水道底板高程＝引水隧洞进口底板高程>冲沙道底板高程。

Claims (10)

1.一种用于多泥沙河道的取水结构，包括溢流坝(1)，其特征在于：所述的取水结构还包括沉沙取水复合系统，位于溢流坝(1)上游库区内的水流通过所述的沉沙取水复合系统过滤夹沙并输入下游的发电站内。

2.根据权利要求1所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的沉沙取水复合系统包括河道沉沙冲排机构(2)和取水沉沙冲排机构(3)，所述的河道沉沙冲排机构(2)布置在溢流坝(1)的一端，与河道沉沙冲排机构(2)相邻设置的取水沉沙冲排机构(3)布置在溢流坝(1)上侧游河道的侧岸上。

3.根据权利要求2所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的河道沉沙冲排机构(2)包括至少两套冲沙闸室组件(4)，各套所述的冲沙闸室组件(4)并联的布置在溢流坝(1)的一个端部。

4.根据权利要求2或3所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的取水沉沙冲排机构(3)包括取水口(5)、二次沉沙冲排组件(6)和取水输送组件(7)，所述的二次沉沙冲排组件(6)通过所述的取水口(5)与溢流坝(1)上游侧的河道连通，所述的取水输送组件(7)与二次沉沙冲排组件(6)连通。

5.根据权利要求4所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的取水输送组件(7)包括一条引水隧洞，所述引水隧洞的入口端与二次沉沙冲排组件(6)连通。

6.根据权利要求5所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的二次沉沙冲排组件(6)包括引水输送道(8)、沉沙池(9)和冲沙道(10)，所述的沉沙池(9)通过所述的引水输送道(8)与取水口(10)连接，所述的引水隧洞和所述的冲沙道(10)分别同时与所述的沉沙池(9)连接。

7.根据权利要求6所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的二次沉沙冲排组件(6)还包括冲沙输水道(11)，所述冲沙输水道(11)的入口端与取水口(5)连接，所述冲沙输水道(11)的出口端与沉沙池的中下部连接。

8.根据权利要求7所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的沉沙池(9)与所述的引水输送道(8)呈驼背结构布置，引水隧洞的入口端与引水输送道(8)的末端连接，冲沙道(10)的入口端位于呈驼背结构布置的沉沙池(9)的远端。

9.根据权利要求8所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：所述的二次沉沙冲排组件(6)还包括控制闸室(12)，在引水隧洞的入口端、引水输送道(8)的入口端、冲沙输水道(11)的入口端以及冲沙道(10)的入口端均分别布置有至少一套所述的控制闸室(12)。

10.根据权利要求9所述的用于多泥沙河道的取水结构，其特征在于：呈驼背结构布置的沉沙池(9)在水平面内的投影为等腰梯形，其宽度从上游向下游逐渐减小，其底板高程从上游向下游逐渐降低。

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