[发明专利]一种水电站引水渠正反向冲刷清淤方法及引水渠结构

说明书

本发明提供了一种水电站引水渠正反向冲刷清淤方法及引水渠结构，该方法包括：步骤S10、确定引水渠中的淤积泥沙的级配；步骤S20、根据所述淤积泥沙的级配曲线确定所述淤积泥沙的代表粒径及对应的起动流速；步骤S30、根据曼宁公式，确定通过水流冲刷来清除所述淤积泥沙所需的起动流量；步骤S40、根据所述起动流量与所述引水渠的泄流能力曲线，确定所述引水渠闸门的目标开度；步骤S50、按照所述目标开度，先打开所述引水渠渠首的引水闸门进行正向冲刷，然后打开所述引水渠渠尾的发电引水洞闸门进行反向冲刷。基于本发明的技术方案，采用水力正反向冲刷清淤，用较小的代价清除大量的淤积泥沙，降低了水电站因泥沙淤积造成的发电损失与清淤成本。

技术领域

本发明涉及水电站清淤技术领域，特别地涉及一种水电站引水渠正反向冲刷清淤方法及引水渠结构。

背景技术

在水电站领域中，库容较小的水电站一般采用侧向引水的方式进行发电，河道中的水流通过引水渠进入水电站引水洞，然后过机发电。因此，引水渠是水电站的一个重要结构，其过流能力是影响水电站发电效率的关键环节之一。库容较小的水电站难以通过水库沉淀泥沙来减少进入发电系统的含沙量，大量泥沙容易随水流进入引水渠，造成引水渠淤积，从而降低引水渠的过流能力，进而导致发电引水流量不足；引水渠淤积对发电效益影响较大，是中小型水电站运行中关注的问题之一。

目前，淤积在引水渠中的泥沙一般采用机械清淤等方式清除，但这种清淤方式费时费力，且成本高昂。当汛期河流来沙较大时，库容较小的水电站一般要采取停机等方式应对沙峰，避免短期内大量泥沙过机造成发电机叶片快速磨蚀；但此时也为采用水力冲刷前期淤积在引水渠中的泥沙提供了可能，因此，需要一种基于水力冲刷的清淤方法。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种水电站引水渠正反向冲刷清淤方法及引水渠结构，提出了采用水力正反向冲刷来清除发电站引水渠淤积泥沙的技术手段，用较小的代价清除大量的淤积泥沙，降低了水电站因为泥沙淤积造成发电损失以及清淤维护成本。

本发明提出的一种水电站引水渠正反向冲刷清淤方法，包括以下步骤：

步骤S10、确定引水渠中的淤积泥沙的级配；

步骤S20、根据所述淤积泥沙的级配曲线确定所述淤积泥沙的代表粒径，确定所述代表粒径对应的通过水流冲刷来清除所述淤积泥沙所需的起动流速；

步骤S30、根据曼宁公式，以水流的平均水深代替曼宁公式中的水力半径，以步骤S20中所获得的起动流速代替曼宁公式中液体流速，以此确定所述起动流速与过水断面面积的关系，并根据流量计算公式来确定通过水流冲刷来清除所述淤积泥沙所需的起动流量；

步骤S40、根据所述起动流量与所述引水渠的泄流能力曲线，确定所述引水渠渠首的引水闸门和所述引水渠渠尾的发电引水洞闸门的目标开度；

步骤S50、按照所述目标开度，先打开所述引水渠渠首的引水闸门以引入水流进行正向冲刷，然后打开所述引水渠渠尾的发电引水洞闸门以引入水流进行反向冲刷。

在一个实施方式中，步骤S10中，通过震动筛进行筛分或采用激光粒度仪进行测量来确定所述淤积泥沙的级配。

在一个实施方式中，步骤S20中，所述起动流速通过以下公式确定：

其中，U_c为起动流速，ρ_s为泥沙密度，ρ为清水密度，g为重力加速度，d为泥沙粒径，h为水深。

在一个实施方式中，以所述淤积泥沙的级配曲线上的d₉₀对应的泥沙粒径作为代表粒径；

其中，d₉₀表示粒径小于其对应的粒径的泥沙颗粒占所述淤积泥沙的90％。

在一个实施方式中，步骤S30中，所述起动流量通过以下公式确定：