水电站进水口排沙底孔的型式

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1、水电站进水口排沙底孔的型式-工程设计水电站进水口排沙底孔的型式-工程设计1概述　　在多沙河流上，无论是高坝大库的高水头电站，还是低水头河床式枢纽，电站进水口的取水排沙历来是水电工作者十分关注的问题。众所周知，泥沙磨损对水轮机造成的破坏作用是非常严重的。为了减少粗沙（推移质、跃移质）过机，工程实践中已经积累了丰富的经验，不同类型的工程措施被成功地利用。主要措施有：（1）利用泥沙垂线分布上细下粗的特点，引取表层水流，底层含沙水流通过排沙底孔或利用导沙坎引向冲刷闸排出库外；（2）利用弯道环流的水流特点，正面引水

2、，侧面排沙；（3）利用排沙廊道、截沙槽或沉沙池，通过人为制造的螺旋流排泄泥沙。　　对于高水头枢纽，设置排沙底孔或泄洪排沙洞是减少粗沙过机的有效措施。排沙底孔一般布置在电站进水口的下部，利用泄洪在电站进水口前形成冲刷漏斗。冲刷漏斗越大，越有利于拦截粗沙，减少粗沙过机。对于低水头河床式枢纽，排沙底孔布置在电站进水口下部比较困难，布置在电站进水口两侧，冲刷漏斗范围较小，难以达到理想的排沙效果；因此一般多修建排沙廊道，利用廊道内的螺旋流排泄泥沙。　　我们在对电站进水口的排沙问题进行泥沙模型试验研究中认识到，要提高

3、排沙底孔的输沙率，必须“束水攻沙”，由此提出了“格栅式排沙廊道＋排沙底孔”的组合型式（简称格栅式排沙底孔），即在电站进水口前沿设置一道格栅式排沙廊道，排沙底孔与格栅式排沙廊道连通。当排沙底孔泄洪排沙时，排沙底孔的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。由于排沙廊道顶部格栅的作用，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空。为了验证格栅式排沙底孔的适应性，我们将这一型式应用于另一水电站工程，同样收到良好的排沙效果。2泥沙模型试验成果介

4、绍　　2.1　A工程模型试验成果　　A水电工程位于云南省金沙江一级支流硕多岗河，是以单一发电为开发目标的引水式电站。工程所在河段属多沙河流，坝址多年平均悬移质输沙量63.70万t，推移质输沙量19.10万t，推移质重度γs=2.78t/m3，淤积干容重γs’＝1.60t/m3，中值粒径d50=33.3mm，平均粒径dpj=52.9mm。　　工程为混凝土重力闸坝（设有泄洪孔、排沙底孔、排污道），坝顶高程2471.40m，最大坝高34.4m。泄洪孔和排沙底孔尺寸为5.0m×3.50m（宽×高），进口底板高程均

5、为2442.00m。电站进水口布置于坝前河道右侧岸边，发电引水流量28.2m3/s，进口底板高程2449.50m。在电站进水口前、排沙底孔进口上游设置一道与底孔等宽的冲沙槽，长度35m。设置冲沙槽的主要目的是拦截泥沙，尤其是推移质泥沙，当泥沙横向翻越导墙时淤积在冲沙槽内，使电站进水口与排沙底孔拉沙水流间形成一个隔断，起到截沙槽的作用。　　原方案试验成果表明，在“冲沙槽＋排沙底孔”的组合方案条件下，当排沙底孔泄洪排沙时，电站进水口区域的水流流速小，排沙能力弱，试验观测到冲刷漏斗发生坝0+00.0ｍ～坝0-1

6、0.0ｍ范围以内，进水口前沿的泥沙不能排出库外，不能达到“门前清”的冲刷效果。　　通过对多个方案的对比试验，最终选定了“格栅式排沙廊道＋排沙底孔”的组合方案（见图2）。该方案最突出的优点是：由于合理地调整了格栅宽度、格栅间距、排沙廊道底坡等参数，使排沙底孔泄洪排沙时，排沙底孔的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。在排沙廊道顶部格栅的作用下，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空，从而在电站进水口前沿、格栅式排沙廊道区域内形成

7、一长条状的冲刷漏斗。泥沙排空后的区域形成一个隔断，起到了截沙槽的作用。　　试验成果表明，在库水位2457m，排沙底孔下泄流量150m3/s时，排沙廊道周边的泥沙能在20分钟内排空(模型约4分钟），冲刷漏斗的长度方向在坝0+00.0ｍ～坝0-35.0ｍ之间。与原“冲沙槽＋排沙底孔”方案相比，“格栅式排沙廊道＋排沙底孔”方案的水流挟沙能力更强、冲刷漏斗的范围更大，达到了电站进水口“门前清”的理想效果。　　2.2　B工程模型试验成果　　B水电工程位于云南省金沙江一级支流牛栏江，是以发电为主要的水电工程。坝址河段

8、多年平均悬移质输沙量1209万t，推移质输沙量190万t，坝址悬移质平均含沙量2.97㎏/m3。床沙干容重γs=2.56t/m3；Cs1断面、Cs2断面中值粒径d50分别为19.0mm、14.0mm，平均粒径dpｊ分别为19.7mm、16.7mm。　　电站首部枢纽由泄洪表孔、排沙底孔、冲沙槽、非溢流坝段及进水口等建筑物组成。大坝坝轴线位于峡谷出口处。河床布置3孔泄洪表孔，孔口尺寸(宽×高)为8.0m×13.0m，堰顶高程126