CN203821345U - 一种三面进水排沙廊道结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三面进水排沙廊道结构，廊道主体一端封闭，另一端为排沙口并连接冲沙闸，廊道主体中央最顶端间隔设有顶石，廊道主体的迎水面、背水面及顶石上均设有进水孔，廊道主体内沿迎水面、背水面的内侧均设置导流墩，廊道主体的横截面面积由廊道主体的封闭一端到排沙口一端依次递减；设置在廊道主体的迎水面、背水面及顶石上的进水孔之间的间距以及进水孔的横截面面积沿所述廊道主体封闭一端到排沙口一端均依次递增；导流墩上设有导流角。本实用新型具有结构简单、体积小，可小落差排沙，对主体水流的水深、流速等无特殊的要求，对地形条件适应性好，节水、排沙效果显著，运行成本低，既能消除漩涡又能达到门前清的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于水利水电工程中的排沙设施，特别为一种三面进水排沙廊道结构建筑物。
背景技术
泥沙的淤积是世界各处普遍存在的问题，泥沙问题对水利工程的危害十分严重，因此采取合理的工程措施防止或减少泥沙危害是十分必要的。在水利水电工程的枢纽中，特别是多沙河流，库区泥沙在若干年后会淤积至坝前，引水易挟带泥沙进电站和引水建筑物。造成电站水轮机磨损和引水流道损坏，严重时造成重大事故和经济损失。因而人们往往在枢纽中，引水口和电站进水口前设置有效拦沙、导沙、排沙建筑物。
目前国内外大型工程的排沙建筑大致分为4种型式，即排沙底孔型，引水口下设排沙洞型，泄洪底空兼作排沙洞型及排沙廊道型。由于不同的水库，选择何种工程措施，则必须因地制宜、因时制宜，制定出科学先进、经济合理的治理措施。例如：排沙廊道的结构型式，体形尺寸及平面布置均与来流、来沙量，分流、分沙比，河流自然形状，有无沉沙池，拦沙坎有密切关系。
鉴于水库泥沙淤积的严重性和高含量水库除淤的迫切性，国内外的水利工作者，对新型排沙建筑物的布局形式和实用性进行了大量研究，其中，一种在枢纽河势不够良好、河湾分流分沙不足，无沉沙拦沙坎，廊道与取水口交叉不够理想等不利条件时可以很快排走廊道前的泥沙的排沙廊道成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、方便实用的三面进水排沙廊道结构，在枢纽河势不够良好，河沙分流分沙条件不足，无沉沙池拦沙坎，廊道与取水口交叉不够理想时采用三面进水排沙廊道，可以很快排走廊道前泥沙，而且同时可以消除廊道进水或取水前水域的漩涡。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种三面进水排沙廊道结构，主要包括廊道主体，廊道主体一端封闭，另一端为排沙口并连接冲沙闸，廊道主体正对水流方向一侧为迎水面，迎水面的相对侧为背水面，廊道主体中央最顶端间隔设有顶石，廊道主体的迎水面、背水面及顶石上均设有多个进水孔，每个顶石上相应设有一个进水孔，廊道主体内沿迎水面、背水面的内侧均设置导流墩，廊道主体的迎水面上设置的进水孔与迎水面内侧设置的导流墩交替分布，廊道主体背水面上设置的进水孔与背水面内侧设置的导流墩交替分布，其中：
廊道主体的横截面面积由廊道主体的封闭一端到排沙口一端依次递减；
设置在廊道主体的迎水面、背水面及顶石上的进水孔之间的间距以及进水孔的横截面面积沿廊道主体封闭一端到排沙口一端均依次递增；
导流墩上设有导流角，导流角为25°－45°并沿廊道主体的封闭一端到排沙口一端变小，最大的导流角β靠近廊道主体封闭一端为45°，最小的导流角γ靠近廊道主体的排沙口端为25°。
本实用新型进一步限定的技术方案是：
前述三面进水排沙廊道结构中，廊道主体为直线形结构或弯曲形结构。
前述三面进水排沙廊道结构中，弯曲形结构的廊道主体上有一圆心角α为40°的圆弧，且所述圆弧的直径为35m。
前述三面进水排沙廊道结构中，廊道主体的横截面形状为方形或上圆下方的城门洞形。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的排沙廊道结构，在施工阶段，进入实际实施过程中，是根据本工程的河道自然条件，枢纽布置，水力学条件，泥沙条件等因素，组合成正交试验条件，利用正交优化得最佳体型和布置。
本实用新型创造性的在廊道主体的三面设置进水孔，可以保证在枢纽河势不够良好，河沙分流分沙条件不足，无沉沙池拦沙坎，廊道与取水口交叉不够理想时很快排走廊道前泥沙，排沙效率高，在廊道主体的迎水面设置进水孔水流较急，携沙能力也较强，但是会有一部分含沙水流翻越廊道顶端，通过廊道主体上的顶石亦或是背水面上的进水孔进入廊道主体，达到全方位的排沙，不会导致部分翻越过廊道顶端的含沙水流得不到处理。
本实用新型中，廊道主体的横截面面积由廊道主体的封闭一端到排沙口一端依次递减，廊道主体横截面面积较大的部位需要承受水流的冲击力较大，而横截面面积较小的部位需要承受水流的冲击力较小，如此设计，既保证了廊道的安全与稳固性，也能在一定程度上节约建造成本，同时，廊道主体的封闭一端到排沙口一端上的进水孔之间的间距以及进水孔的横截面面依次递增，进水孔密集的地方进水孔的横截面面积就相对较小，以便达到很好的排沙效果，进水孔稀疏的地方进水孔的面积就相对的增大，互补达到最大的排沙效果。
本实用新型相比现有的只有单面进水孔的廊道，不会出现单面进水孔排沙廊道在进水孔区流速大，易形成漩涡的现象，采用三面进水，即迎水面、背水面、顶石上均设有进水孔，使得排沙廊道在整个廊道进水过程中，各进水孔区流速小，不会形成漩涡，在有效消除廊道进水或取水前水域的漩涡的同时也防止了漩涡对冲沙闸的破坏，保证了冲沙闸和廊道的安全。
本实用新型设有导流墩并设有角度在25°-45°的导流角，可使进入廊道主体内的含沙水流形成螺旋流，更好的带动排沙。
本实用新型充分利用水库的水头，三面进水的方式易在在廊道中形成高速水流，借助水流在廊道中形成的负压吸力作用，扰动并吸收廊道外的泥沙，使泥沙在重力和吸力作用下不断进入进水孔并沿着廊道主体排到下游。
本实用新型可有效的排除淤积泥沙消除漩涡，延长水利工程的使用年限，减少由于泥沙造成的各种危害。
本实用新型应用于解决电站及取水口泥沙淤积问题，能取得含沙量低于水轮机抗磨损允许标准，引用水含沙量标准，实现进水的门前清，同时本实用新型具有结构简单、体积小，可小落差排沙，对主体水流的水深，流速等没有特殊的要求，对地形条件适应性好，节水、排沙效果显著，相对机械清淤方式更为经济，运行成本低。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为图1A部分的放大示意图；
图3是图1沿中轴线的剖视图。
图中：1、廊道主体，2、进水孔，3、导流墩，4、导流角，5、顶石，6、排沙口。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种三面进水排沙廊道结构，结构如图1-2所示，主要包括廊道主体1，廊道主体1一端封闭，另一端为排沙口6并连接冲沙闸，廊道主体1正对水流方向一侧为迎水面，迎水面的相对侧为背水面，廊道主体1中央最顶端间隔设有顶石5，廊道主体1的迎水面、背水面及顶石5上均设有多个进水孔2，每个顶石5上相应设有一个进水孔2，廊道主体1内沿迎水面、背水面的内侧均设置导流墩3，廊道主体1的迎水面上设置的进水孔2与迎水面内侧设置的导流墩3交替分布，廊道主体1背水面上设置的进水孔2与背水面内侧设置的导流墩3交替分布，其中：
廊道主体1的横截面面积由廊道主体1的封闭一端到排沙口6一端依次递减；
设置在廊道主体1的迎水面、背水面及顶石5上的进水孔之间的间距以及进水孔2的横截面面积沿廊道主体1封闭一端到排沙口6一端均依次递增；
导流墩3上设有导流角4，导流角4为25°－45°并沿廊道主体1的封闭一端到排沙口6一端变小，最大的导流角β靠近廊道主体封闭一端为45°，最小的导流角γ靠近廊道主体的排沙口端为25°。
在本实施例中，廊道主体1为直线形结构或弯曲形结构。
在本实施例中，弯曲形结构的廊道主体1上有一圆心角α为40°的圆弧，且圆弧的直径为35m，廊道主体1为弯曲形结构时，从廊道主体1封闭一端至廊道主体1上的圆弧之间的导流角4的角度保持在45°不变，在廊道主体1圆弧上的导流角4的角度从45°－25°递减，廊道主体1上的圆弧至排沙口6之间的导流角4的角度保持25°不变。
在本实施例中，廊道主体1的横截面形状为方形或上圆下方的城门洞形。
在本实施例中，廊道主体1的迎水面设置12个进水孔2和12个导流墩3，廊道主体1的背水面设置13个进水孔2和13个导流墩3，廊道主体上设置10块顶石5，每块顶石5上设置一个进水孔2。
具体实施时，由于枢纽河势不够良好，河湾分流分沙条件不足，无沉沙池拦沙坎，来沙不可避免会翻越廊道顶端，廊道与取水口交差不够理想，含沙水流利用水头压力及自身的重力一部分从廊道主体1迎水面上的进水孔2进入廊道主体1，一部分翻越廊道顶，从顶石5上的进水孔2进去，还有一部分从廊道主体1的背水面上的进水孔2进入廊道主体1内，三面同时进去减小了含沙水流的流速，有效的消除了漩涡，含沙水流进入廊道主体1内后在导流墩3的作用下使进入廊道主体1内的含沙水流形成螺旋流，更好的带动排沙，打开排沙口6一端连接的排沙闸，泥沙通过排沙口6直接排出，从而使电站进水口达到门前清目的。
采用本实用新型来解决电站进水口泥沙淤积问题，能取得含沙量低于水轮机抗磨损允许标准，引用水含沙量标准，实现电站进水口的门前清，同时本实用新型采用三面进水不仅排沙效果好，还能达到消除廊道进水或取水前水域的漩涡，延长水利工程的使用年限，减少由于泥沙造成的各种危害；同时本实用新型具有结构简单、体积小，可小落差排沙，对主体水流的水深，流速等没有特殊的要求，对地形条件适应性好，节水、排沙效果显著，相对机械清淤方式更为经济运行成本低。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种三面进水排沙廊道结构，主要包括廊道主体，其特征在于：所述廊道主体一端封闭，另一端为排沙口并连接冲沙闸，所述廊道主体中央最顶端间隔设有顶石，所述廊道主体的迎水面、背水面及顶石上均设有进水孔，所述廊道主体内沿迎水面、背水面的内侧均设置导流墩，廊道主体的迎水面、背水面上所述的进水孔与对应的导流墩交替分布，其中：
所述廊道主体的横截面面积由廊道主体的封闭一端到排沙口一端依次递减；
设置在所述廊道主体的迎水面、背水面及顶石上的进水孔之间的间距以及所述进水孔的横截面面积沿所述廊道主体封闭一端到排沙口一端均依次递增；
所述导流墩上设有导流角，所述的导流角为25°－45°并沿廊道主体的封闭一端到排沙口一端变小。
2. 根据权利要求1所述的三面进水排沙廊道结构，其特征在于：所述廊道主体为直线形结构或弯曲形结构。
3.根据权利要求2所述的三面进水排沙廊道结构，其特征在于：所述弯曲形结构的廊道主体上有一圆心角α为40°的圆弧，且所述圆弧的直径为35m。
4.根据权利要求1所述的三面进水排沙廊道结构，其特征在于：所述的廊道主体的横截面形状为方形或上圆下方的城门洞形。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110144861A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-08-20 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | 一种多沙河流水利发电站的排沙结构及方法 |
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2014
- 2014-03-11 CN CN201420108383.XU patent/CN203821345U/zh not_active Expired - Lifetime
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