一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，廊道主體一端封閉，另一端為排沙口并連接沖沙閘，廊道主體中央最頂端間隔設(shè)有頂石，廊道主體的迎水面、背水面及頂石上均設(shè)有進(jìn)水孔，廊道主體內(nèi)沿迎水面、背水面的內(nèi)側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流墩，廊道主體的橫截面面積由廊道主體的封閉一端到排沙口一端依次遞減；設(shè)置在廊道主體的迎水面、背水面及頂石上的進(jìn)水孔之間的間距以及進(jìn)水孔的橫截面面積沿所述廊道主體封閉一端到排沙口一端均依次遞增；導(dǎo)流墩上設(shè)有導(dǎo)流角。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可小落差排沙，對主體水流的水深、流速等無特殊的要求，對地形條件適應(yīng)性好，節(jié)水、排沙效果顯著，運行成本低，既能消除漩渦又能達(dá)到門前清的效果。
【專利說明】一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于水利水電工程中的排沙設(shè)施，特別為一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)建筑物。
【背景技術(shù)】
[0002]泥沙的淤積是世界各處普遍存在的問題，泥沙問題對水利工程的危害十分嚴(yán)重，因此采取合理的工程措施防止或減少泥沙危害是十分必要的。在水利水電工程的樞紐中，特別是多沙河流，庫區(qū)泥沙在若干年后會淤積至壩前，引水易挾帶泥沙進(jìn)電站和引水建筑物。造成電站水輪機(jī)磨損和引水流道損壞，嚴(yán)重時造成重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。因而人們往往在樞紐中，引水口和電站進(jìn)水口前設(shè)置有效攔沙、導(dǎo)沙、排沙建筑物。
[0003]目前國內(nèi)外大型工程的排沙建筑大致分為4種型式，即排沙底孔型，引水口下設(shè)排沙洞型，泄洪底空兼作排沙洞型及排沙廊道型。由于不同的水庫，選擇何種工程措施，則必須因地制宜、因時制宜，制定出科學(xué)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的治理措施。例如:排沙廊道的結(jié)構(gòu)型式，體形尺寸及平面布置均與來流、來沙量，分流、分沙比，河流自然形狀，有無沉沙池，攔沙坎有密切關(guān)系。
[0004]鑒于水庫泥沙淤積的嚴(yán)重性和高含量水庫除淤的迫切性，國內(nèi)外的水利工作者，對新型排沙建筑物的布局形式和實用性進(jìn)行了大量研究，其中，一種在樞紐河勢不夠良好、河灣分流分沙不足，無沉沙攔沙坎，廊道與取水口交叉不夠理想等不利條件時可以很快排走廊道前的泥沙的排沙廊道成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、方便實用的三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，在樞紐河勢不夠良好，河沙分流分沙條件不足，無沉沙池攔沙坎，廊道與取水口交叉不夠理想時采用三面進(jìn)水排沙廊道，可以很快排走廊道前泥沙，而且同時可以消除廊道進(jìn)水或取水前水域的漩渦。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，主要包括廊道主體，廊道主體一端封閉，另一端為排沙口并連接沖沙閘，廊道主體正對水流方向一側(cè)為迎水面，迎水面的相對側(cè)為背水面，廊道主體中央最頂端間隔設(shè)有頂石，廊道主體的迎水面、背水面及頂石上均設(shè)有多個進(jìn)水孔，每個頂石上相應(yīng)設(shè)有一個進(jìn)水孔，廊道主體內(nèi)沿迎水面、背水面的內(nèi)側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流墩，廊道主體的迎水面上設(shè)置的進(jìn)水孔與迎水面內(nèi)側(cè)設(shè)置的導(dǎo)流墩交替分布，廊道主體背水面上設(shè)置的進(jìn)水孔與背水面內(nèi)側(cè)設(shè)置的導(dǎo)流墩交替分布，其中:
[0007]廊道主體的橫截面面積由廊道主體的封閉一端到排沙口一端依次遞減；
[0008]設(shè)置在廊道主體的迎水面、背水面及頂石上的進(jìn)水孔之間的間距以及進(jìn)水孔的橫截面面積沿廊道主體封閉一端到排沙口一端均依次遞增；
[0009]導(dǎo)流墩上設(shè)有導(dǎo)流角，導(dǎo)流角為25° — 45°并沿廊道主體的封閉一端到排沙口一端變小，最大的導(dǎo)流角β靠近廊道主體封閉一端為45°，最小的導(dǎo)流角Y靠近廊道主體的排沙口端為25°。
[0010]本實用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
[0011 ] 前述三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)中，廊道主體為直線形結(jié)構(gòu)或彎曲形結(jié)構(gòu)。
[0012]前述三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)中，彎曲形結(jié)構(gòu)的廊道主體上有一圓心角α為40°的圓弧，且所述圓弧的直徑為35m。
[0013]前述三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)中，廊道主體的橫截面形狀為方形或上圓下方的城門洞形。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]本實用新型的排沙廊道結(jié)構(gòu)，在施工階段，進(jìn)入實際實施過程中，是根據(jù)本工程的河道自然條件，樞紐布置，水力學(xué)條件，泥沙條件等因素，組合成正交試驗條件，利用正交優(yōu)化得最佳體型和布置。
[0016]本實用新型創(chuàng)造性的在廊道主體的三面設(shè)置進(jìn)水孔，可以保證在樞紐河勢不夠良好，河沙分流分沙條件不足，無沉沙池攔沙坎，廊道與取水口交叉不夠理想時很快排走廊道前泥沙，排沙效率高，在廊道主體的迎水面設(shè)置進(jìn)水孔水流較急，攜沙能力也較強(qiáng)，但是會有一部分含沙水流翻越廊道頂端，通過廊道主體上的頂石亦或是背水面上的進(jìn)水孔進(jìn)入廊道主體，達(dá)到全方位的排沙，不會導(dǎo)致部分翻越過廊道頂端的含沙水流得不到處理。
[0017]本實用新型中，廊道主體的橫截面面積由廊道主體的封閉一端到排沙口 一端依次遞減，廊道主體橫截面面積較大的部位需要承受水流的沖擊力較大，而橫截面面積較小的部位需要承受水流的沖擊力較小，如此設(shè)計，既保證了廊道的安全與穩(wěn)固性，也能在一定程度上節(jié)約建造成本，同時，廊道主體的封閉一端到排沙口一端上的進(jìn)水孔之間的間距以及進(jìn)水孔的橫截面面依次遞增，進(jìn)水孔密集的地方進(jìn)水孔的橫截面面積就相對較小，以便達(dá)到很好的排沙效果，進(jìn)水孔稀疏的地方進(jìn)水孔的面積就相對的增大，互補(bǔ)達(dá)到最大的排沙效果。
[0018]本實用新型相比現(xiàn)有的只有單面進(jìn)水孔的廊道，不會出現(xiàn)單面進(jìn)水孔排沙廊道在進(jìn)水孔區(qū)流速大，易形成漩渦的現(xiàn)象，采用三面進(jìn)水，即迎水面、背水面、頂石上均設(shè)有進(jìn)水孔，使得排沙廊道在整個廊道進(jìn)水過程中，各進(jìn)水孔區(qū)流速小，不會形成漩渦，在有效消除廊道進(jìn)水或取水前水域的漩渦的同時也防止了漩渦對沖沙閘的破壞，保證了沖沙閘和廊道的安全。
[0019]本實用新型設(shè)有導(dǎo)流墩并設(shè)有角度在25° -45°的導(dǎo)流角，可使進(jìn)入廊道主體內(nèi)的含沙水流形成螺旋流，更好的帶動排沙。
[0020]本實用新型充分利用水庫的水頭，三面進(jìn)水的方式易在在廊道中形成高速水流，借助水流在廊道中形成的負(fù)壓吸力作用，擾動并吸收廊道外的泥沙,使泥沙在重力和吸力作用下不斷進(jìn)入進(jìn)水孔并沿著廊道主體排到下游。
[0021]本實用新型可有效的排除淤積泥沙消除漩渦，延長水利工程的使用年限，減少由于泥沙造成的各種危害。
[0022]本實用新型應(yīng)用于解決電站及取水口泥沙淤積問題，能取得含沙量低于水輪機(jī)抗磨損允許標(biāo)準(zhǔn)，引用水含沙量標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)進(jìn)水的門前清，同時本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可小落差排沙，對主體水流的水深，流速等沒有特殊的要求，對地形條件適應(yīng)性好，節(jié) 水、排沙效果顯著，相對機(jī)械清淤方式更為經(jīng)濟(jì)，運行成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為圖1A部分的放大示意圖；
[0025]圖3是圖1沿中軸線的剖視圖。
[0026]圖中:1、廊道主體，2、進(jìn)水孔，3、導(dǎo)流墩，4、導(dǎo)流角，5、頂石，6、排沙口。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]本實施例提供的一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，主要包括廊道主體I，廊道主體I 一端封閉，另一端為排沙口 6并連接沖沙閘，廊道主體I正對水流方向一側(cè)為迎水面，迎水面的相對側(cè)為背水面，廊道主體I中央最頂端間隔設(shè)有頂石5，廊道主體I的迎水面、背水面及頂石5上均設(shè)有多個進(jìn)水孔2，每個頂石5上相應(yīng)設(shè)有一個進(jìn)水孔2，廊道主體I內(nèi)沿迎水面、背水面的內(nèi)側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流墩3，廊道主體I的迎水面上設(shè)置的進(jìn)水孔2與迎水面內(nèi)側(cè)設(shè)置的導(dǎo)流墩3交替分布，廊道主體I背水面上設(shè)置的進(jìn)水孔2與背水面內(nèi)側(cè)設(shè)置的導(dǎo)流墩3交替分布，其中:
[0029]廊道主體I的橫截面面積由廊道主體I的封閉一端到排沙口 6 —端依次遞減；
[0030]設(shè)置在廊道主體I的迎水面、背水面及頂石5上的進(jìn)水孔之間的間距以及進(jìn)水孔2的橫截面面積沿廊道主體I封閉一端到排沙口 6 —端均依次遞增；
[0031]導(dǎo)流墩3上設(shè)有導(dǎo)流角4，導(dǎo)流角4為25° — 45°并沿廊道主體I的封閉一端到排沙口 6—端變小，最大的導(dǎo)流角β靠近廊道主體封閉一端為45°，最小的導(dǎo)流角Y靠近廊道主體的排沙口端為25°。
[0032]在本實施例中，廊道主體I為直線形結(jié)構(gòu)或彎曲形結(jié)構(gòu)。
[0033]在本實施例中，彎曲形結(jié)構(gòu)的廊道主體I上有一圓心角α為40°的圓弧，且圓弧的直徑為35m，廊道主體I為彎曲形結(jié)構(gòu)時，從廊道主體I封閉一端至廊道主體I上的圓弧之間的導(dǎo)流角4的角度保持在45°不變，在廊道主體I圓弧上的導(dǎo)流角4的角度從45° —25。遞減，廊道主體I上的圓弧至排沙口 6之間的導(dǎo)流角4的角度保持25°不變。
[0034]在本實施例中，廊道主體I的橫截面形狀為方形或上圓下方的城門洞形。
[0035]在本實施例中，廊道主體I的迎水面設(shè)置12個進(jìn)水孔2和12個導(dǎo)流墩3，廊道主體I的背水面設(shè)置13個進(jìn)水孔2和13個導(dǎo)流墩3，廊道主體上設(shè)置10塊頂石5，每塊頂石5上設(shè)置一個進(jìn)水孔2。
[0036]具體實施時，由于樞紐河勢不夠良好，河灣分流分沙條件不足,無沉沙池攔沙坎，來沙不可避免會翻越廊道頂端，廊道與取水口交差不夠理想，含沙水流利用水頭壓力及自身的重力一部分從廊道主體I迎水面上的進(jìn)水孔2進(jìn)入廊道主體1，一部分翻越廊道頂，從頂石5上的進(jìn)水孔2進(jìn)去，還有一部分從廊道主體I的背水面上的進(jìn)水孔2進(jìn)入廊道主體I內(nèi)，三面同時進(jìn)去減小了含沙水流的流速，有效的消除了漩渦，含沙水流進(jìn)入廊道主體I內(nèi)后在導(dǎo)流墩3的作用下使進(jìn)入廊道主體I內(nèi)的含沙水流形成螺旋流，更好的帶動排沙，打開排沙口 6—端連接的排沙閘，泥沙通過排沙口 6直接排出，從而使電站進(jìn)水口達(dá)到門前清目的。
[0037]采用本實用新型來解決電站進(jìn)水口泥沙淤積問題，能取得含沙量低于水輪機(jī)抗磨損允許標(biāo)準(zhǔn)，引用水含沙量標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)電站進(jìn)水口的門前清，同時本實用新型采用三面進(jìn)水不僅排沙效果好，還能達(dá)到消除廊道進(jìn)水或取水前水域的漩渦，延長水利工程的使用年限，減少由于泥沙造成的各種危害；同時本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可小落差排沙，對主體水流的水深，流速等沒有特殊的要求，對地形條件適應(yīng)性好，節(jié)水、排沙效果顯著，相對機(jī)械清淤方式更為經(jīng)濟(jì)運行成本低。
[0038]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，主要包括廊道主體，其特征在于:所述廊道主體一端封閉，另一端為排沙口并連接沖沙閘，所述廊道主體中央最頂端間隔設(shè)有頂石，所述廊道主體的迎水面、背水面及頂石上均設(shè)有進(jìn)水孔，所述廊道主體內(nèi)沿迎水面、背水面的內(nèi)側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流墩，廊道主體的迎水面、背水面上所述的進(jìn)水孔與對應(yīng)的導(dǎo)流墩交替分布，其中: 所述廊道主體的橫截面面積由廊道主體的封閉一端到排沙口一端依次遞減； 設(shè)置在所述廊道主體的迎水面、背水面及頂石上的進(jìn)水孔之間的間距以及所述進(jìn)水孔的橫截面面積沿所述廊道主體封閉一端到排沙口一端均依次遞增； 所述導(dǎo)流墩上設(shè)有導(dǎo)流角，所述的導(dǎo)流角為25° — 45°并沿廊道主體的封閉一端到排沙口一端變小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述廊道主體為直線形結(jié)構(gòu)或彎曲形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彎曲形結(jié)構(gòu)的廊道主體上有一圓心角α為40°的圓弧，且所述圓弧的直徑為35m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三面進(jìn)水排沙廊道結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的廊道主體的橫截面形狀為方形或上圓下方的城門洞形。
【文檔編號】E02B9/02GK203821345SQ201420108383
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】吳時強(qiáng), 周輝, 吳修鋒, 周杰, 戴江玉, 阮士平, 王芳芳 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院