一种泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施和方法与流程

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其是涉及一种泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施和方法。

背景技术：

带有泥沙较多的河流中存在着大量的推移质及悬移质，推移质包括大颗粒的砂砾石沙粒及粗颗粒的泥沙等。这些砂砾石沙粒及粗颗粒泥沙易造成河道堵塞，降低防洪标准，并对两岸造成损坏，增加河道堵塞治理的费用。

在来水量较丰年份，经历“大流量、高含沙、长历时”的泄洪运用，高流速的水流持续冲刷原始砂卵石河床，产生大量推移质对混凝土坝段的排沙底孔、排沙洞流道、消力池等水工建筑物造成破坏，增加水工建筑物维修成本。

就国内而言，防推移质的工程应用主要集中于引水、取水工程，在水库运行和河道清淤方面并没有大量研究和应用。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种涉及水库运行的泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施和方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施，其设置在泄洪发电坝段的前方，包括按照泄洪水流向依次布置的拦沙坎、导沙墙和收沙篮，所述拦沙坎由若干个现浇钢筋混凝土制成的拦沙坎单元间隔布置组成，拦沙坎整体呈圆弧形结构，水平方向中间部分为水平段，两侧部分呈斜坡状上升；所述拦沙坎单元纵截面为梯形，下部为矩形，顶部迎水面设有导角，底部设置有抗滑桩，抗滑桩插入河床回填混凝土连接固定；所述导沙墙紧靠拦沙坎背水面布置，导沙墙材质为钢筋混凝土，由位于中部的沙漏形第一导沙墙和对称分布于第一导沙墙两侧的两个第二导沙墙组成，第二导沙墙的横截面为三角形，朝向第一导沙墙的内侧面均为圆弧状，两个第二导沙墙与第一导沙墙之间为推移质主要流动区间，即为导沙流道，第一导沙墙前端面与拦沙坎中部单元连接，且与之水平高度相等，第二导沙墙前端面与拦沙坎位于两端的呈斜坡状上升的拦沙坎单元连接，且与之连接的拦沙坎高度相等，第一导沙墙的高度上下一致，水平方向由中间向两侧呈波浪状变化；第二导沙墙的高度由上游方向至下游方向逐渐减小，水平方向高度相等；第一导沙墙、两个第二导沙墙底部均设置有抗滑桩，抗滑桩与河床固定连接；所述两个收沙篮布置在导沙墙的后端，分别布置在第一导沙墙与第二导沙墙内侧后端相对应处，且位于排沙底孔或排沙洞入口前端。

进一步地，上述的相邻拦沙坎单元之间的间距为拦沙坎单元高度的1/3～2/3。

进一步地，上述的拦沙坎中部向两端部的斜坡坡度为10°～30°。

进一步地，上述的收沙篮为网格状钢质框架结构，由三个竖向侧网格板和一个底板焊接而成，侧向网格框架顶部的四角均设置有吊环。

更进一步地，上述的收沙篮的底板采用钢板代替，同时在收沙篮上游侧靠底板的部位设置一网格状侧向盖子，利用合页实现侧向盖子转动，将收沙篮前的推移质一起纳入收沙篮内吊出。

一种泄洪发电坝前减淤防推移质导控方法，其通过上述泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施实现，运用情况为：

情况1、水流底层沿河床呈“滚动、滑动”式运动的推移质，受拦沙坎阻挡，将再沿拦沙坎呈弧形的上游边缘向中间的拦沙坎单元聚集，移动过程中经过各个拦沙坎单元之间的预留间隙进入第一导沙墙与第二导沙墙之间的导沙流道，因拦沙坎之间的断面过水面积突然减小，此区域水流流速增明显增大，提高水流挟沙力，利于拦沙坎前区域悬移质输运和冲刷；

情况2、在上述情况1发生的同时，由于大量推移质的堆积，使“跳动”式运动状态的推移质跃过拦沙坎，将到达导沙墙顶部，由于第一导沙墙为中间高两侧低的形态，推移质能够在水力和重力作用下，分类将不同大小和重量不同的推移质筛分至不同的导沙流道内；较粗的推移质沿导沙流道边缘移动至收沙篮，较细的推移质在第一导沙墙上部凹起的导沙流道直接流向下游，而不经收沙篮；导沙墙的这种结构，有利于发电洞进口引入含沙量相对较小的表层流，从而能够保护发电机组；

收沙篮布设于导沙流道末端以收集砂砾石和粗沙粒，在过水过程中收沙篮的框架结构能够有效防止推移质进入泄洪流道，既能够保护流道免受大体积推移质的磨蚀、冲砸损坏，又能够防止推移质在坝下淤积；收沙篮推移质集满之后，通过吊环吊至坝面运输处理。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施，其能够解决推移质对水工建筑物流道的破坏，也能够有效解决泄洪发电坝段前水库淤积，还有效延伸和减少了水库淤积范围；拦沙坎和导沙墙的边缘都做圆角处理，以尽可能减小水流流态对发电坝前减淤防推移质导控设施的冲刷和磨蚀影响；导沙流道底面可以进行硬化处理，提高抗磨蚀、冲刷能力，优化水流流态；收沙篮里的推移质，收集后能够综合利用，具有较高的经济效益，适用范围广，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施的立体结构示意图；

图2是图1中的ⅰ部放大结构示意图；

图3是图1中的收沙篮的结构示意图；

图4是本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施的主视结构示意图；

图5是本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施的侧视结构示意图；

图6是本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施的俯视结构示意图；

图7是本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施的仰视结构示意图；

图8是图7中a－a向剖面示意图；

图9是图7中b－b向剖面示意图；

图10是图7中c－c向剖面示意图；

图11是图7中d－d向剖面示意图；

图12是图7中e－e向剖面示意图；

图中：1－抗滑桩；2－第一导沙墙；3－拦沙坎单元；4（a、b）－导沙流道；5（a、b）－第二导沙墙；6－泄洪发电坝段；7－排沙洞流道；8（a、b）－收沙篮；8.1－侧网格板；8.2－底网格板；8.3－吊环；9－发电机组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1～12所示，该泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施，其设置在泄洪发电坝段的前方，包括按照泄洪水流向依次布置的拦沙坎、导沙墙和收沙篮，所述拦沙坎由若干个现浇钢筋混凝土制成的拦沙坎单元3间隔布置组成，拦沙坎整体呈圆弧形结构，水平方向中间部分为水平段，两侧部分呈斜坡状上升；所述拦沙坎单元3纵截面为梯形，下部为矩形，顶部迎水面设有导角，底部设置有抗滑桩1，抗滑桩插入河床回填混凝土连接固定，具有抗冲刷功能，能够保持拦沙坎的位置稳定；所述导沙墙紧靠拦沙坎背水面布置，导沙墙材质为钢筋混凝土，由位于中部的沙漏形第一导沙墙2、对称分布于第一导沙墙两侧的第二导沙墙5a、第二导沙墙5b组成，第二导沙墙的横截面为三角形，朝向第一导沙墙的内侧面均为圆弧状，两个第二导沙墙与第一导沙墙之间为推移质主要流动区间，即为导沙流道，第一导沙墙2前端面与拦沙坎中部单元连接，且与之水平高度相等，第二导沙墙前端面与拦沙坎位于两端的呈斜坡状上升的拦沙坎单元连接，且与之连接的拦沙坎高度相等，第一导沙墙的高度上下一致，水平方向由中间向两侧呈波浪状变化，按控导和水流力学要求，平滑过渡，使较粗较大的推移质沿第一导沙墙最底部墙在水力作用下推移，一般的常规泥沙在第一导沙墙中部凹陷位置流动，第二导沙墙的高度由上游方向至下游方向逐渐减小，水平方向高度相等；第一导沙墙、两个第二导沙墙底部均设置有抗滑桩1，抗滑桩与河床固定连接；所述收沙篮8a、收沙篮8b布置在导沙墙的后端部，收沙篮8a布置在第一导沙墙2与第二导沙墙5a内侧后端相对应处，收沙篮8b布置在第一导沙墙2与第二导沙墙5b内侧后端相对应处，且位于排沙底孔或排沙洞入口前端。

上述的相邻拦沙坎单元之间的间距为拦沙坎单元高度的1/3～2/3。

上述的拦沙坎中部向两端部的斜坡坡度为10°～30°。

上述的收沙篮为网格状钢质框架结构，由三个竖向侧网格板8.1和一个网格底板8.2焊接而成，侧向网格框架顶部的四角均设置有吊环8.3。

上述的收沙篮的底板采用钢板代替，同时在收沙篮上游侧靠底板的部位设置一网格状侧向盖子，利用合页实现侧向盖子转动，将收沙篮前的推移质一起纳入收沙篮内吊出。

本发明泄洪发电坝前减淤防推移质导控方法，其通过上述泄洪发电坝前减淤防推移质导控设施实现，运用情况为：

情况1、水流底层沿河床呈“滚动、滑动”式运动的推移质，受拦沙坎阻挡，将再沿呈弧形的上游边缘向中间的拦沙坎单元聚集，移动过程中经过各个拦沙坎单元之间的预留间隙进入第一导沙墙2与第二导沙墙5a之间的导沙流道4a、与第二导沙墙5b之间的导沙流道4b；因拦沙坎之间的断面过水面积突然减小，此区域水流流速增明显增大，提高水流挟沙力，利于拦沙坎前区域悬移质输运和冲刷；

情况2、在上述情况1发生的同时，由于大量推移质的堆积，使“跳动”式运动状态的推移质若跃过拦沙坎，将到达导沙墙顶部；由于第一导沙墙为中间高两侧低的形态，推移质能够在水力和重力作用下，分类将不同大小和重量不同的推移质筛分至不同的导沙流道内；较粗的推移质沿导沙流道边缘移动至收沙篮，较细的推移质在第一导沙墙上部凹起的导沙流道直接流向下游，而不经收沙篮；导沙墙的这种结构，有利于使发电洞进口引入含沙量相对较小的表层流，能够保护发电机组；

收沙篮布设于导沙流道末端以收集砂砾石和粗沙粒，在过水过程中收沙篮的框架结构能够有效防止推移质进入泄洪流道，既能够保护流道免受大体积推移质的磨蚀、冲砸损坏，又能够防止推移质在坝下淤积；收沙篮推移质集满之后，通过吊环吊至坝面运输处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

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