重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種涉及水利水電工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種防止推移質(zhì)翻越的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，包括坎體，還包括設(shè)置在坎體迎水面的挑檐和基礎(chǔ)趾板，所述挑檐位于基礎(chǔ)趾板之上，所述挑檐和基礎(chǔ)趾板之間構(gòu)成內(nèi)凹形空腔。水庫下層水流沖擊攔沙導(dǎo)沙坎，并在上挑檐和基礎(chǔ)趾板形成的凹形空腔內(nèi)產(chǎn)生旋滾水流，泥沙推移質(zhì)隨旋滾水流發(fā)生翻滾、跳躍，上部挑檐將防止泥沙推移質(zhì)翻越攔沙導(dǎo)沙坎頂部，大幅度減少泥沙推移質(zhì)進(jìn)入電站引水渠的機(jī)會(huì)。由于攔沙導(dǎo)沙坎與河道水流方向的夾角較小，對攔沙導(dǎo)沙坎前的旋滾水流可起到較強(qiáng)的導(dǎo)向作用，從而將泥沙推移質(zhì)導(dǎo)向沖沙閘，防止其在攔沙導(dǎo)沙坎前堆積。
【專利說明】重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水利水電工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] -般山區(qū)河流的含沙量較高，泥沙過機(jī)會(huì)造成水輪機(jī)過流部件異常磨損，而且泥 沙顆粒容易給氣核造成依附條件，使水輪機(jī)發(fā)生空蝕，縮短水輪機(jī)部件的檢修周期，既造成 發(fā)電損失，也增加維修費(fèi)用，不利于水電站的正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。因此，多泥沙河 流水電開發(fā)中的泥沙防治設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要技術(shù)內(nèi)容。
[0003] 河流泥沙主要包括懸移質(zhì)和推移質(zhì)；其中懸移質(zhì)是指懸浮在河道流水中、隨流水 向下移動(dòng)的較細(xì)的泥沙及膠質(zhì)物等，即在搬運(yùn)介質(zhì)（流體）中，由于紊流使之遠(yuǎn)離床面在水 中呈懸浮方式進(jìn)行搬運(yùn)的碎屑物，通常是粘土、粉砂和細(xì)砂。推移質(zhì)是指在水流作用下河床 表面附近以滑動(dòng)、滾動(dòng)或跳躍方式運(yùn)動(dòng)的泥沙顆粒。天然河流大都屬紊流，其中存在著許多 尺度不等、具有不同運(yùn)動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)方向的渦體，懸移質(zhì)懸浮在水流中隨水流運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng) 軌跡是很不規(guī)則的，沿水流方向的運(yùn)動(dòng)速度和水流速度大致相同，維持泥沙懸浮運(yùn)動(dòng)的能 量主要來自水流紊動(dòng)能，懸移質(zhì)通常無法攔截。推移質(zhì)是在水流作用下河床表面附近以滑 動(dòng)、滾動(dòng)或跳躍方式運(yùn)動(dòng)。
[0004] 目前河床式電站通常在廠房引水渠前設(shè)一攔沙坎，在緊鄰引水渠的主河床部位設(shè) 沖沙閘，對泥沙推移質(zhì)以攔截為主，防止其進(jìn)入引水渠，并不強(qiáng)調(diào)攔沙坎的導(dǎo)沙作用。攔沙 坎高度越大，攔沙效果越好。但由于需要兼顧電站進(jìn)水口水流的水力學(xué)條件，攔沙坎的高度 又不能過高，否則可能產(chǎn)生跌水造成較大的水頭損失，影響電站出力。
[0005] 樞紐水力學(xué)模型試驗(yàn)表明：大部分河床式電站在水庫蓄水發(fā)電情況下，攔沙坎前 沿流速很小，難以起動(dòng)粗顆粒泥沙，沖沙閘開啟排沙時(shí)對常規(guī)攔沙坎前緣的減淤作用不大， 減淤范圍有限，常造成粗顆粒泥沙堆積于攔沙坎前。
[0006] 另外，由于攔沙坎不能設(shè)計(jì)得過高，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的攔沙坎迎水面體形也不盡合 理，其結(jié)果是：水流直沖攔沙坎后，河水中推移質(zhì)隨水流發(fā)生翻滾，從而較易翻越高度有限 的攔沙坎進(jìn)入電站進(jìn)水口并淤積，進(jìn)入機(jī)組流道后又進(jìn)一步造成水輪機(jī)的異常磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防止推移質(zhì)翻越的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，包括坎體，還包括設(shè)置在 坎體迎水面的挑檐和基礎(chǔ)趾板，所述挑檐位于基礎(chǔ)趾板之上，所述挑檐和基礎(chǔ)趾板之間構(gòu) 成內(nèi)凹形空腔。
[0009] 進(jìn)一步的是，所述挑檐設(shè)置在坎體的頂部。
[0010] 進(jìn)一步的是，所述坎體的縱軸線與河道水流方向的夾角小于45度。
[0011] 進(jìn)一步的是，所述坎體縱軸線與河道水流方向的夾角與水流速度的關(guān)系是：水流 速度越低，則坎體縱軸線與河道水流方向的夾角越小。
[0012] 進(jìn)一步的是，所述基礎(chǔ)趾板的上表面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向?yàn)閮A向沖沙閘 方向。
[0013] 進(jìn)一步的是，所述挑檐朝向基礎(chǔ)趾板的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向?yàn)閮A 向迎水方向。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：水庫下層水流沖擊攔沙導(dǎo)沙坎，并在上挑檐和基礎(chǔ)趾板形 成的凹形空腔內(nèi)產(chǎn)生旋滾水流，泥沙推移質(zhì)隨旋滾水流發(fā)生翻滾、跳躍，上部挑檐將防止泥 沙推移質(zhì)翻越攔沙導(dǎo)沙坎頂部，大幅度減少泥沙推移質(zhì)進(jìn)入電站引水渠的機(jī)會(huì)。由于攔沙 導(dǎo)沙坎與河道水流方向的夾角較小，對攔沙導(dǎo)沙坎前的旋滾水流可起到較強(qiáng)的導(dǎo)向作用， 從而將泥沙推移質(zhì)導(dǎo)向沖沙閘，防止其在攔沙導(dǎo)沙坎前堆積，且攔沙導(dǎo)沙坎前沿的水流流 速越低時(shí)，攔沙導(dǎo)沙坎與河道水流方向的夾角取值越小，以確保導(dǎo)排沙效果。沖沙閘開啟 時(shí)，無論電站是否發(fā)電，都可將電站進(jìn)水口前的泥沙推移質(zhì)排向大壩下游。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖中零部件、部位及編號：坎體1 ;挑檐2 ;基礎(chǔ)趾板3 ;進(jìn)水渠底板平坡段4 ;進(jìn)水 渠底板斜坡段5 ;結(jié)構(gòu)縫6 ;止水片7 ;基覆分界線8 ;原河床底面9。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018] 如圖1所示，圖中箭頭方向?yàn)楹铀飨?，本發(fā)明包括坎體1，還包括設(shè)置在坎體1迎 水面的挑檐2和基礎(chǔ)趾板3,挑檐2和基礎(chǔ)趾板3均沿著坎體1的縱向布設(shè)，以使它們的縱 向長度和坎體1相當(dāng)，所述挑檐2位于基礎(chǔ)趾板3之上，所述挑檐2和基礎(chǔ)趾板3之間構(gòu)成 內(nèi)凹形空腔。本重力式攔沙導(dǎo)沙坎重要特征是帶挑檐2和基礎(chǔ)趾板3,構(gòu)成內(nèi)凹形混凝土空 腔，從而在攔沙導(dǎo)沙坎前產(chǎn)生旋滾水流，使泥沙推移質(zhì)隨旋滾水流運(yùn)動(dòng)，上部挑檐2將防止 泥沙推移質(zhì)翻越攔沙導(dǎo)沙坎頂部進(jìn)入電站引水渠。挑檐2的截面形狀可以是梯形，方形、或 者圓弧形均可?；A(chǔ)趾板3的形狀也可以是梯形，方形、或者圓弧形。挑檐2和基礎(chǔ)趾板3 也可以是其他形狀，以有利于旋滾水流的產(chǎn)生為原則。
[0019] 在圖1中，在河水流向上，本發(fā)明后面依次連接有進(jìn)水渠底板平坡段4和進(jìn)水渠底 板斜坡段5。三者之間的結(jié)構(gòu)縫6均設(shè)置有止水片7。
[0020] 作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述挑檐2設(shè)置在坎體1的頂部。位于頂部的挑檐2正好 可以阻擋泥沙翻過坎體1，達(dá)到良好的攔沙效果。
[0021] 攔沙導(dǎo)沙坎的坎體1縱軸線與河道水流方向的夾角應(yīng)小于45度，對含泥沙推移質(zhì) 的旋滾水流起較強(qiáng)的導(dǎo)向作用，從而將泥沙推移質(zhì)導(dǎo)向沖沙閘，防止其在攔沙導(dǎo)沙坎前堆 積。攔沙導(dǎo)沙坎前沿的水流流速越低時(shí)，攔沙導(dǎo)沙坎與河道水流方向的夾角取值越小。
[0022] 為了更好的導(dǎo)沙，所述基礎(chǔ)趾板3的上表面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向?yàn)閮A向 沖沙閘方向。斜坡面可以使基礎(chǔ)趾板3上累積的泥沙更容易導(dǎo)向沖沙閘。本攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu) 聯(lián)合使用的沖沙閘，也可以是沖沙孔。
[0023] 具體的，所述挑檐2朝向基礎(chǔ)趾板3的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向?yàn)閮A向 迎水方向。傾斜的挑檐2有利于旋滾水流的產(chǎn)生，且結(jié)構(gòu)更為合理。
[0024] 單就攔沙效果而言，本發(fā)明攔沙導(dǎo)沙坎頂部的挑檐能防止泥沙推移質(zhì)翻越攔沙導(dǎo) 沙坎頂部進(jìn)入電站引水渠，其攔沙效果明顯超出同高度的普通攔沙坎。同時(shí)，本發(fā)明不局限 于簡單地對泥沙推移質(zhì)進(jìn)行攔截，而是同時(shí)對泥沙推移質(zhì)進(jìn)行攔截和導(dǎo)排，在攔沙導(dǎo)沙坎 高度受限的情況下，既保證了電站取上層清水用于發(fā)電、減少了水頭損失，又能將泥沙推移 質(zhì)導(dǎo)排向沖沙閘，防止其在攔沙導(dǎo)沙坎前堆積，其防沙減淤效果顯著超出現(xiàn)有技術(shù)方案。本 發(fā)明攔沙排沙坎具有結(jié)構(gòu)簡單、工程量小、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，包括坎體（1)，其特征在于：還包括設(shè)置在坎體（1)迎水面的 挑檐⑵和基礎(chǔ)趾板（3)，所述挑檐（2)位于基礎(chǔ)趾板（3)之上，所述挑檐（2)和基礎(chǔ)趾板 (3)之間構(gòu)成內(nèi)凹形空腔。
2. 如權(quán)利要求1所述的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述挑檐（2)設(shè)置在坎體 (1)的頂部。
3. 如權(quán)利要求1所述的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述坎體（1)的縱軸線與 河道水流方向的夾角小于45度。
4. 如權(quán)利要求3所述的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述坎體（1)縱軸線與河 道水流方向的夾角與水流速度的關(guān)系是：水流速度越低，則坎體（1)縱軸線與河道水流方 向的夾角越小。
5. 如權(quán)利要求1所述的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述基礎(chǔ)趾板（3)的上表 面為斜坡面，斜坡面的傾斜方向?yàn)閮A向沖沙閘方向。
6. 如權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的重力式攔沙導(dǎo)沙結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述挑 檐（2)朝向基礎(chǔ)趾板（3)的下表面為傾斜狀，下表面的傾斜方向?yàn)閮A向迎水方向。
【文檔編號】E02B8/02GK104099908SQ201410373861
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】張勇 申請人:中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司