[发明专利]水电站进水口排沙设施

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于排除电站进水口泥沙的新型排沙设施，尤其适用于低水头河床式枢纽。

背景技术

在多沙河流上，无论是高水头电站，还是低水头河床式枢纽，电站进水口的取水排沙历来是十分重要的问题。对于低水头河床式枢纽，通常在电站进水口前设置一道冲沙槽(沉沙池)，并用排沙底孔(冲沙闸)进行拉沙。由于受到冲沙引水流量的限制，冲刷漏斗范围较小，难以达到理想的排沙效果。

发明内容

本发明的目的是通过改变进水口排沙设施的结构，提高设施的排沙能力。

为实现上述目的，本发明提供的水电站进水口排沙设施是在排沙底孔(冲沙闸)上游或侧向设置格栅式排沙廊道，格栅式排沙廊道的基本体型是在冲沙槽(沉沙池)上方设置格栅式顶板。

申请人在对电站进水口排沙问题的泥沙模型试验研究中认识到，要提高排沙底孔的输沙率，必须改变排沙设施内水流的流态。由此提出了“格栅式排沙廊道+排沙底孔(冲沙闸)”的组合型式(见图1、图2)，即在电站进水口前沿设置一道格栅式排沙廊道，排沙底孔(冲沙闸)与格栅式排沙廊道连通。当排沙底孔(冲沙闸)泄洪排沙时，排沙底孔(冲沙闸)的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。由于排沙廊道格栅缝隙和顶板的作用，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空。

其中排沙廊道的长度和宽度，格栅缝隙宽度，格栅顶板宽度，排沙廊道底板坡度，应根据工程的具体情况确定，并通过泥沙模型试验验证。本领域技术人员根据本发明的技术方案通过试验就能确定。

根据本发明的一个实施方案，优选格栅宽度是格栅间隙的两倍。

本发明提供的水电站进水口排沙设施收到了良好的排沙效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的俯视图；其为“格栅式排沙廊道+排沙底孔”体型(轴线夹角为0°)；

图2是本发明实施例1的剖视图；

图3是本发明实施例2的俯视图；其为“格栅式排沙廊道+排沙底孔”体型(轴线夹角为90°)。

其中1——格栅式排沙廊道  2——排沙底孔(冲沙闸)  3——电站进水口  4——格栅缝隙    5——格栅顶板

具体实施方式

见图1和2，在排沙底孔2与电站进水口3之间，设置有格栅式排沙廊道1。廊道1的上方为格栅缝隙4和格栅顶板5，下面是排沙廊道底板。

同样见图3，在该实施例中也具有同样的结构。

工程模型试验成果

A工程所在河段属多沙河流，坝址多年平均悬移质输沙量63.70万t，推移质输沙量19.10万t，推移质重度γ_s＝2.78t/m³，淤积干容重γ_s′＝1.60t/m³，中值粒径d₅₀＝33.3mm，平均粒径d_pj＝52.9mm。

工程为混凝土重力闸坝(设有泄洪孔、排沙底孔、排污道)，坝顶高程2471.40m，最大坝高34.4m。泄洪孔和排沙底孔尺寸为5.0m×3.50m(宽×高)，进口底板高程均为2442.00m。电站进水口布置于坝前河道右侧岸边，发电引水流量28.2m³/s，进口底板高程2449.50m。在电站进水口前、排沙底孔进口上游设置一道与底孔等宽的冲沙槽，长度35m。设置冲沙槽的主要目的是拦截泥沙，尤其是推移质泥沙，当泥沙横向翻越导墙时淤积在冲沙槽内，使电站进水口与排沙底孔拉沙水流间形成一个隔断，起到截沙槽的作用。

按现有技术方案试验成果表明，在“冲沙槽+排沙底孔”的组合方案条件下，当排沙底孔泄洪排沙时，电站进水口区域的水流流速小，排沙能力弱，试验观测到冲刷漏斗发生坝0+00.0m～坝0-10.0m范围以内，进水口前沿的泥沙不能排出库外，不能达到“门前清”的冲刷效果。

通过对多个方案的对比试验，最终选定了“格栅式排沙廊道+排沙底孔”的组合方案(见图2)。该方案最突出的优点是：由于合理地调整了格栅宽度、格栅间距、排沙廊道底坡等参数，使排沙底孔泄洪排沙时，排沙底孔的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。在排沙廊道顶部格栅的作用下，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空，从而在电站进水口前沿、格栅式排沙廊道区域内形成一长条状的冲刷漏斗。泥沙排空后的区域形成一个隔断，起到了截沙槽的作用。