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1、1999年第3期·DWRHE水利水电工程设计·27·低水头引水枢纽防沙布置研究徐国宾任晓枫摘要随着低水头引水枢纽的广泛应用,国内外在枢纽引水防沙布置方面积累了许多成功经验。论述了不同类型的低水头枢纽布置型式、适用条件以及枢纽河势规划及河道整治。关键词低水头无坝引水枢纽有坝引水枢纽引水防沙[3]在多沙河流上修建低水头引水枢纽面临着一个十分突出比河床平均高程高1.0～1.5m。也可根据悬沙分布特点,的问题就是泥沙问题。对泥沙问题处理是否恰当,直接关系到将底板高程选择在悬沙垂线分布曲线近河底拐点以上,具体工程的成败。低水头引
2、水枢纽分无坝枢纽和有坝枢纽两大类。计算公式见文献[2]。一般说来,在满足引取设计流量前提下,无坝枢纽引水方式简单,投资少、见效快,适合在大江大河上底板应尽可能抬高一些,这样可有效地减少进入渠道的泥沙取水。如我国黄河中下游引水枢纽多为无坝枢纽。但是无坝引数量。水受河床演变、主流变迁及河道水位变化影响较大,引水保证引水口门前的局部防沙设施主要有:导沙坎、活动叠梁和率较低。一般说来,无坝枢纽引水比应不超过20%～30%。当拦沙坎等。无坝引水不能引进渠道设计流量时,需要考虑修建有坝引水2有坝引水枢纽枢纽。2.1枢纽布置型式及适
3、用条件1无坝引水枢纽2.1.1低坝式1.1引水口位置选择及河道整治低坝式引水枢纽主要适用于平原沙质河床,并且多修建无坝引水口所在河段应当河势稳定,主流靠近引水口。河在中小河流上。一般由溢流低坝、冲沙闸、冲沙槽及进水闸等流弯道的凹岸是修建引水口门最理想的地方。根据弯道演变组成。根据进水闸位置又分为侧面引水式和正面引水式两种。规律及环流理论,在弯道凹岸顶点的下游某一位置,环流作用2.1.1.1侧面引水式最强,水深最大,引水口宜布置在这个位置上。该位置大约距侧面引水式的进水闸布置在河岸侧面。进水闸的引水角弯道起点距离为河宽的
4、4～5倍,也可以通过公式估算[1、2]。目呈锐角,以削弱横向环流作用,减少入渠泥沙。进水闸的进水前设计中最常用的公式是杜立涅夫公式,即口前沿既可以和冲沙闸垂直,也可以和冲沙闸呈一钝角(见图L=KB4R/B+11)。当进水口前沿和冲沙闸垂直布置时,进水闸引水角一般宜式中,B为河宽;R为弯道曲率半径;K为比例系数,一般取在30°～60°之间选择。当进水口前沿和冲沙闸呈钝角布置时,根据印度经验[4],该钝角在105°～110°,即引水角为75°～0.8～1.0。在实际选择引水口位置时,应尽量避开河势不稳,对引水70°,防沙效
5、果较好。不利的河段,如分汊、游荡和顺直河段。如果引水口需要修建冲沙闸位于溢流坝的一端,靠近进水闸处,其主要作用是在这些河段上,就得进行必要的河道整治。采用的整治建筑物冲刷淤积在进水闸前泥沙,并将河道主槽控制在进水闸前。冲大多为丁坝、顺坝、和锁坝等。此外,在支流入汇的上下游附沙闸要有足够的泄流宽度,这是枢纽能否正常运用的关键。如近不宜布置引水口。果冲沙闸宽度过窄,就很难在进水闸一侧形成稳定的主槽,引1.2枢纽引水防沙布置水将无法得到保障。文献[5]认为,冲沙闸宽度取决于主槽河引水口位置确定后,影响引水防沙效果的主要因素是
6、引床形态,应与相应的造床流量塑造的枢纽段主槽河宽相适应,水口的引水角,底板高程及口门前局部防沙设施。并给出了具体计算方法。河道主流线随流量大小而变化,引水角也有一定变化幅冲沙闸上下游设分水墙与溢流坝隔开。在冲沙闸上游,靠度,应选择河道常见的中低水位的引水角作为引水口的设计近进水闸一侧形成冲沙槽。当冲沙闸关闭,进水闸引水期间,引水角,该角度一般在30°～45°为宜。部分泥沙淤积在冲沙槽内。当冲沙闸开启,降低水位集中冲刷引水口底板高程根据设计流量及床沙颗粒粗细而定。床槽内淤沙。为了使冲沙槽内具有一定的蓄沙容积,同时避免大沙
7、颗粒愈细,底板高程就愈高。对于沙质河床,底板高程应比量底沙入渠,进水闸底板至少应高出冲沙闸底板1～4m。冲河床平均高程高1.5～2.0m,对于砂卵石河床,底板高程应沙槽长度一般应超过进水闸上游端5～10m。为了在冲沙槽·28·低水头引水枢纽防沙布置研究·1999年第3期内形成有利于引水防沙的人工环流,槽内需设置潜没分水墙主河槽。具体计算方法见文献[5]。和导沙坎等局部导流设施。这些局部导流设施只有在低水位2.1.3分层式排沙运行时,才能较好地发挥作用,壅水运行条件下,其效果分层式引水枢纽适用于山区卵石河流。它是根据推移
8、质并不明显。根据冲沙槽平面布置形式,又分顺直形和弧形冲沙泥沙集中分布在水流底层这一特点,采用工程措施,沿水平方槽。由于水流经弧形冲沙槽能够形成有利于引水防沙的横向向将水流分为表层和底层。表层较清水流通过进水闸引入渠环流,其引水防沙效果优于顺直形冲沙槽。道,底层含沙水流通过冲沙闸排往下游河道。根据分层设施结构,又分为悬板分层式和竖井
