[发明专利]水工布置方式排沙结构

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种排沙结构，特别是涉及一种水工布置方式排沙结构，属于水利水电工程领域中的结构布置方法领域。

二、背景技术：

对于在多泥沙河流上修建的水库，如何在高水位运行时期进行高效的排沙是一个重大问题。目前常见的依靠调度手段的异重流排沙、蓄清排浑、敞库拉沙等方法都存在矛盾和弱点，整体来看排沙效率较低，其主要原因是枢纽的泄流布置方式和清水河流的布置方式一样；即使采用了预留底孔排沙布置方式，因其进水口为齐平布置，仍存在排沙孔前泥沙冲刷漏斗太小，无法实现高效排沙。依靠射流冲击、水下爆破、机械扰动等方式都存在效率和安全性等难以克服的问题，不便在库区大量开展。因此迫切需要真正适合多泥沙河流水利枢纽排沙需要的以自然力为主导的新型加沙设计方法来解决这一难题。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种排沙效率高、结构简单、控制便利的水工布置方式排沙结构。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种水工布置方式排沙结构，含有排沙管道，所述排沙管道铺设在库底，其尾端与坝体的底孔或隧洞连接，并设置闸阀，以控制流量，所述排沙管道的首端向上游延伸，其端部或适当位置设置有一个向上翘的弯曲管段，该弯曲管段的上端口高出预期的泥沙淤积面，所述排沙管道的一侧或/和两侧管壁上设置有分支管道，其上侧管壁上设置有闸门井，所述闸门井中设置有控制阀。

所述排沙管道的数量为两根以上，为分布式进口布置，分别铺设在岸边和中间的库底上。

所述闸门井的数量为一个以上，设置在排沙管道不同位置的管壁上。

本发明的积极有益效果是：

1.本发明的水工布置方式排沙结构，其主要设计特点是分布式进沙口设计，由一种前伸式的排沙管道组成，该排沙管道铺设在库底，其尾端与坝体的底孔或隧洞连接，并设置闸阀，以控制流量，该排沙管道的首端向上游延伸，其端部或适当位置设置有一个向上翘的弯曲管段，该弯曲管段的上端口高出预期的泥沙淤积面，作为清水进水口；所述排沙管道的一侧或/和两侧管壁上设置有分支管道。该设计方法形成的排沙结构可充分利用分布式进口优势，利用水库高水头清除孔口附近泥沙，最终形成较大的排沙漏斗，加大短期的冲沙量，增加有效库容，使进水塔“门前清”，消除泥沙淤积体给枢纽运行带来的威胁，实现水利枢纽空洞组合调整出库水沙关系的目的。

2、本发明利用全新的排沙理念，改变目前水库排沙建筑物平齐布置格局，扩展排沙空间，达到扩大排沙范围、实现调整出库水沙关系，即调水调沙的目的，其主要利用自然力(水力)输沙，耗能小、输沙效率高。

3、本发明的排沙管道的首端向上延伸，扩大了原洞室的排沙范围，形成更有大的排沙漏斗区，便于更大范围的泥沙排出，另外，排沙管道的侧壁上设置有分支管道，扩大了横向排沙区域，因而排沙效率高。

4、本发明排沙管道的上侧管壁上设置有闸门井，且闸门井设置有闸门，这样可以根据清淤部位的不同来开启不同的闸门，以便对不同部位进行清淤，从而高效合理地清除坝前淤积体，其操作方便、便于控制，使用十分方便。

5、本发明排沙管道首端或适当位置设置有向上翘的弯曲管段，且该弯曲管段的上端口高出预期的泥沙淤积面，这样能够产生有利的流场促进排沙，并且使清水从该上翘管口进入，防止整体淤塞，并在其它口门淤塞时借助清水管道的负压清淤。

6、本发明排沙效率高。经计算、模型试验并参考相关文献，其排沙效率可达400kg/m³以上，远远优于目前仅单纯依靠调度手段的排沙方式.

7、本发明运行成本较低。扩大了传统排沙孔的排沙范围，形成更有大的排沙漏斗区。相对机械清淤方式更为经济，无需外加能量输入，运行成本低。

8、本发明的水工布置方式排沙结构，对于未建的水库，可以在设计阶段把此结构引入整体设计方案，在大坝的施工期间同时修建永久性的排沙结构，结构的规模和细部设计由工程所在的水文和工程地质条件确定。对于已经修建且尚未出现严重坝前淤积的水库，可以采用降低水位在浅滩铺设的方式，必须深水操作的可以预制构件水下对接。对于已经严重淤积的水库，可以采用分段悬浮管道方案进行排沙管道的铺设，在清除部分坝前泥沙后，把可移动的悬浮管道继续向上游水库铺设，进一步清除远坝泥沙。其适用范围广，施工方式多样，结构简单、成本较低，易于推广，具有良好的社会和经济效益。

四、附图说明：

图1为本发明水工布置方式排沙结构的结构示意图；

图2为图1所示水工布置方式排沙结构的俯视图。

五、具体实施方式：