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1、第22卷第2期四 川 水 力 发 电Vol.22,No.22003年6月SichuanWaterPowerJun.,2003低水头闸坝式枢纽工程泥沙问题研究李远贤(四川省水利水电勘测设计研究院水电科研所,四川成都 610072)摘 要:低水头闸坝式枢纽工程在山区、平原中小河流上应用较多,由于有供水及引水发电的需要,需要解决首部枢纽的取水防沙、拦沙排沙及闸下游的消能防冲等泥沙问题。根据一些工程的模型试验成果,对这些问题进行总结,供设计和运行管理部门参考。关键词:取水防沙;束水攻沙;螺旋流;启动流速中图分类号:TV222文献标识码:
2、B文章编号:100122184(2003)0220055203 低水头闸坝式枢纽工程一般由泄洪闸、冲沙闸、制库区水位运行下,冲沙闸前不能形成溯源冲沙,很电站取水口和挡水副坝组成,由于其具有投资少、工难达到进水口“门前清”的效果。经模型试验多次修期短、见效快等优点,加上一些地形和地理条件的限改表明,单纯采用防沙工程措施工程量巨大,且效果制,在山区和平原中小河流的水电开发中应用较多,不理想,最后提供的建议是从改变进水口位置和改在设计和施工方面也积累了一些成熟的经验。但这变水库发电运行方式方面进行探讨。类工程也存在一些问题,以至影响
3、了工程效益的发1.2 拦沙坎的形式及高程挥。特别是泥沙问题,如不能较好地得到解决,将直保证电站取水口“门前清”最常见的工程措施就接影响到该类工程的开发建设和安全运行。是在取水口前沿设置拦沙坎。一些多沙河流有时还低水头闸坝式枢纽工程的主要泥沙问题有:电需设置两道拦沙坎,一般由前坎阻挡大部分泥沙,并站取水口的“门前清”;冲沙闸、泄洪闸的冲沙、拉沙利用在两道拦沙坎间形成的截沙槽和螺旋水流,最效果好坏;库区的泥沙淤积(本文暂不涉及)及降水大限度地拉走越过第一道坎的泥沙。拦沙坎的高度拉沙情况;冲沙闸、泄洪闸下游的冲淤问题等。以不影响进水口
4、水流形态和引用流量为限,拦沙坎1 电站取水口“门前清”的形式和高程宜通过模型试验优化确定。为了减少一般低水头闸坝式枢纽工程最重要的功能是发工程量,根据坎前泥沙运动情况,一些拦沙坎可设计电。对枢纽来说,如何进行枢纽布置和合理调水调成上高下低的斜坡式,高差宜控制在1～3m左右。沙,以减少过机含沙量,并尽量避免对水轮机危害较洪雅槽渔滩电站模型试验中发现原设计方案厂重的粗泥沙过机,就成为一个需要首先解决的问题。房前沿泥沙淤积较为严重,厂房有较大量的沙泥进1.1 电站取水口的位置和方向入。为了达到厂房“门前清”,试验共进行了7次修由于河道
5、地理、地形条件千差万别,电站取水口改,将进水口上游吴村坝防洪墙修改为类似挑坝的的布置受诸多条件限制,应结合坝轴线的选择、枢纽引流段,将原设计的一道拦沙坎改为两道,并将右边总体布置等综合情况进行分析选定。取水口的位置两孔泄洪闸改为冲沙闸,在冲沙闸和泄洪闸之间增和方向应考虑利用弯道环流表流和底流方向不一致设束水导墙。试验最终推荐方案中的第一道拦沙坎的特点,或直接利用天然弯道,或修建导流墙形成人高程为510m;第二道拦沙坎为前高后低的两段,前工弯道,将取水口布置在弯道顶点下游凹岸一侧,形段高程513m,后段高程512m,前后段变高程处
6、形成正面取水、侧面排沙的形势,这对于解决电站取水成折点,束水导墙长度80m、高程512m。该方案截口“门前清”是一个较好的前提条件。沙槽内螺旋流拉沙效果良好,从而保证了厂房“门前在乐山玉林桥电站模型试验中发现,由于进水清”。该工程自1995年建成后,运行情况良好,拦沙口位置基本处于弯道顶点,形成凸岸取水之势,且隧坎前未见泥沙淤积,证明模型试验成果是合理的、可洞进水口分流比较大,加之进水口位置远离闸轴线,行的。拦沙坎的具体布置见图1。在雅安飞仙关电站闸前束水宽度又大,使得冲沙闸与进水口之间河道模型试验中也遇到与槽渔滩电站类似的厂房
7、引水池流速不到3mös,仅略大于拦沙坎顶流速,不能满足进沙的问题。经模型试验多次优化修改,将原设计的闸前泥沙快速推移的要求,致使拦沙坎前一部分推一道拦沙坎改为两道,并将原设计的平顶拦沙坎改移质随电站取水翻过拦沙坎进入进水口。在汛期控为上高下低的斜坡式,上端高程615m,下端高程收稿日期:2003203211614m,新设的拦沙坎也为斜坡式,上端高程613m,55©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图1 槽渔滩电站进水口布置示意图下端高程61
8、0m,两道坎之间的截沙槽底坡为1∶决了厂房“门前清”问题,其布置见图2。7.36。如此组合形成了较强的拉沙螺旋流,较好地解1.3 冲沙闸拉沙效果图2 飞仙关水电站首部枢纽布置示意图冲沙闸的排沙能力取决于流速。为了增强冲沙闸的挑流丁坝,将取水口一侧的泥沙挑向河心,
