沉沙池的分类和运行设计

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1、沉沙池的分类和运行设计张峰2007598摘要:沉沙池作为多沙河流引水枢纽的重要建筑物其正常运行是发挥枢纽工程效益的重要条件沉沙池设计应根据河流泥沙情况及枢纽运行条件，提出合理的运行设计。运行设计应满足沉沙池运行水位、设计人池流量、含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等运用条件。关键词:沉沙池;运行设计对于多沙河流上设置沉沙池的水利水电工程，沉沙池常常作为引水枢纽的一个重要组成部分，其正常运行是保证枢纽工程正常发挥作用的重要条件。为保证和指导沉沙池正常运行，掌握沉沙池运行过程中的水沙变化、泥沙沉降率、泥沙沉降标准，积累资料，在沉沙池设计阶段进行沉沙池的运行设计和观测设计是很有必要

2、的。过去，国内部分已建沉沙池，由于缺少运行和观测设计，使得沉沙池不能正常运行。2不同类型沉沙池的运行特点2.1定期冲洗式沉沙池定期冲洗式沉沙池多用于水利工程，一般采用多室式布置。其主要特点是沉沙和冲洗交替运行，即当沉沙池中某池室淤积到一定程度后(主要是出池含沙量及其粒径达不到泥沙沉降设计标准时)，及时进行冲洗，恢复沉沙容积，同时将已冲洗恢复沉沙容积的另一池室投人沉沙运行。对于定期冲洗式沉沙池的运行，掌握其冲洗时机、冲洗方式及闸门调度方式是很重要的。定期冲洗式沉沙池由上游联接段、工作段(包括溢流堰区)、集水和排沙系统等组成。22连续冲洗式沉沙池连续冲洗式沉沙池多用于水电工程，单

3、室式和多室式的布置均有采用。其运行特点是池室沉沙和冲沙同时连续运行，在连续供水的过程中，沉落的泥沙连续通过池底进沙孔进人排沙冲沙廊道，排向下游河道。连续冲洗式沉沙池由上游联接段、工作段、下游联接段、排沙廊道等部分组成。2.3条渠沉沙池条渠沉沙池是一种利用天然洼地或滩涂筑成的长度较长的宽浅土渠，淤满后可还耕(或清淤后重复利用)。在条渠沉沙池运行过程中，如何控制池内泥沙的淤积，对沉沙池能否达到设计规定的使用年限或延长使用年限是很重要的。3沉沙池的运行设计3.1进行沉沙池运行设计的重要性过去，国内部分已建沉沙池，由于缺少运行设计，形成了沉沙池运行管理的难度，也带来了一定的经济效益问

4、题。例如，有的定期冲洗式沉沙池由于人池水沙指标控制不当，致使沉沙池很快淤满，淤积时间达不到设计规定的时间;或由于冲洗时机不适宜，池内泥沙固结，造成了冲洗的困难，增加了冲洗费用。有的条渠沉沙池由于只注意沉降效率，而导致沉沙池提前淤满，达不到设计规定的使用年限。可见，沉沙池的运行是影响沉沙池正常发挥效益的重要因素之一。在总结我国已建沉沙池运行经验的基础上，我国首次颁布的《水利水电沉沙池设计规范》明确规定“沉沙池的泥沙运行设计应符合沉沙池运行水位、设计人池流量、含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等运用条件的要求”，并在条文说明中强调，“沉沙池作为引水枢纽的一个组成部分，其运行原则必

5、须与枢纽运行协调一致。在沉沙池各方案技术经济比较时，应根据河流泥沙情况及枢纽布置，拟定不同设计方案的沉沙池进行比较，应满足其运用条件，故选定方案时必须明确运用条件”，这是对沉沙池设计提出的基本要求。3.2定期冲洗式沉沙池运行设计根据定期冲洗式沉沙池的运行特点，其运行设计应包括入池含沙量控制、冲洗时机、冲洗方式及闸门调度方式等。我国各流域河流泥沙特性、输沙量差异比较大，其泥沙特性、输沙量年际和年内分配不相同。因此，沉沙池的运行设计应根据泥沙淤积、出池沉降标准等，提出不同水沙条件下的沉沙池冲洗控制条件。(1)人池泥沙含量及粒径控制。引水含沙量或粒径对出池含沙量和粒径影响较大。当引

6、水含沙量或粒径超过设计特征值时，为保证出池水流满足下游用水质量，通常采用减小引水流量，直至暂停运行。因此，在沉沙池运行设计中，应给出最大可能引水含沙量和相应的引水流量。在沉沙池运行后期，即使引水含沙量或粒径满足设计要求，也可能出现出池含沙量或粒径不能满足设计要求的情况，这一点也应在设计中考虑。(2)冲洗时机。沉沙池的沉沙容积刚淤满时，池内淤积物尚未充分固结，及时打开冲沙闸进行冲洗，冲洗效果是最佳的，可减少冲沙时间并节省冲洗用水量。(3)冲洗方式及闸门调度方式。定期冲洗式沉沙池冲洗过程一般可分为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段。冲沙闸开启后，池末部分尚未充分浓缩固结的泥沙被

7、泄空水流挟带出池的过程为泄空冲洗阶段。泄空冲洗结束后，及时开启进口闸门，逐厢引水冲洗，该冲洗过程中，前坡产生强烈的冲刷，并逐渐向上游发展，直到前后坡统一形成一个坡降，此过程称为溯源冲洗阶段。当前后坡的坡度统一后出现由上至下的冲刷，此过程称沿程冲洗阶段，冲洗历时较长，冲洗效率低于前两个阶段。一般当淤积物冲洗去95%左右，冲洗过程可终止，并按运行要求调度各闸启闭。(4)底孔运行方式。根据大禹渡、禹门口沉沙池运行经验，淤积过程中采用连续或间隔排沙方式，排泄池末的高浓度含沙水流，对保证溢流堰出池含沙量效果很明显