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1、泥沙研究年月朗第期取水枢纽的冲沙闸设计张启模成都科技大学水利系一、冲沙闸的作用及其设计方法在低坝取水枢纽中,通常由拦河溢流坝,进水闸,冲沙闸及沉沙槽等所组成其布置方式有侧向引水正向排沙和正向引水侧向排沙图,图溢流坝是为了抬高水,,,,位量保证进水闸能够引人设计流量溢流坝高度低水库库容很小一般不能调蓄流,建成后往往一次洪水就可能将溢流坝前分部淤平,泥沙将随着水流进人进水闸如使,,,,果取水枢纽上游河道较宽没有设置冲沙闸泄流就不能稳定主槽引起主流摆动取口脱流所以冲沙闸是低坝取水枢纽中必不可少的组成部分水·少⋯,口
2、记,卜,一一一一护坦」,,图侧向进水正向排沙图正向引水侧向排沙一冲沙闸的作用,,、冲沙闸是由进口段闸室和出口段三部份组成进口段包括沉沙槽隔水墙等在,,,进水闸前由隔水墙与冲沙闸室构成的沉沙槽形成一水流平稳的区域使进人取水口,,水流中的推移质沉落在沉沙槽内让含沙量较小的水流进人进水闸开启冲沙闸即可排,,,“门”狄除沉沙槽内沉落的泥沙冲沙闸的作用使进水闸前前清另外在汛期还用以宣泄一部分洪水,借以维护原河槽不致淤塞,使河道主流稳定在取水口一侧形成深槽‘二冲沙闸过流尺寸的设计方法,冲沙闸过流尺寸主要指水流与沉沙槽和冲沙闸的底板高程和过水宽度关于底板高,是很据河道地形和
3、取水,程口布置而定本文主要研究沉沙槽和冲沙闸的过水宽度的设户,、计方法冲沙闸尺寸的设计方法目前有工程经验法、水工模型试验法、流量频率法河相关系和泥沙特,性法等简述评价如下工程经验法,是根据,认为冲沙闸已建工程的运用经验总结确定冲沙闸过流断面〔‘’冲沙闸宽度等于或略大于进水闸宽度按照进水过水断面为河道断面的泥沙研究年,,闸分流比小于的要求沉沙槽连续冲沙运行情况下过槽流量一般不得小于进水闸,,设计流量的倍等方法应用经验数据确定冲沙闸尺寸当然是重要的但是各个取水枢纽所处的河道地形、水流泥沙条件和防沙标准不同,很难确切的决定其尺寸,确定的尺寸是否正确又无检查
4、的依据,是大中型取水枢纽确定取水,水工模型试验法口布置和冲沙闸尺寸的常用方法无疑是较为可靠的方法但是模型试验需要大量的试验基本资料、以及较多费用和时,、,间它只适用于大型和部份中型取水枢纽的设计中小型取水枢纽的取水防沙设计一般是没有条件作模型试验的,,,根据流量频率法〔“就是选择某一频率的洪水流量作为冲沙闸的设计流量在设计引水位条件下,通过水力计算确定冲沙闸孔的尺寸由于影响因素多,设计流量至今尚无统一的方法冲沙闸的设计流量应满足冲沙和稳定主槽的要求来选择,一般采用多年平均流量或常年洪水流量有的采用写的频率洪水流量〔,还有采用频率的洪水流量由于冲沙
5、闸设计流量选择与要求冲沙效果的概念不清楚,所以冲沙流量悬殊太大,设计人员难于确定,,〔’〕根据河相关系和泥沙的特性法该法是西北水科所提出的是综合考虑河道流量,河相关系,泥沙数量和粒径级配等建立四个方程式、可求得冲沙闸的宽度、深度、流速及河道比降的关系该法参数多,难以准确决定,其适用范围窄,仅适用于冲积河流上的冲沙闸,,,根据近年来设计取水枢纽冲沙闸的体会希望有一个概念明确方法简单容易被水工设计人员掌握,又合理的确定冲沙闸尺寸的方法笔者提出控制泥沙运动来确定冲沙闸及沉沙槽的过流尺寸,简称为泥沙运动控制法、二泥沙运动控制法确定冲沙闸尺寸一冲沙闸宽度与冲沙效果的关系,,在引水流量
6、和冲沙闸底板高程已经确定的情况下由于冲沙闸宽度不同取水口处,‘的冲沙效果和淤积形态是不同的笔者认为可分为三种情况,,,,,“第一种情况如图冲沙闸宽度为是根据在进水闸前能够造成门前,,”清所需要的冲沙流量来确定的开启冲沙闸区的淤沙完全排除区有部份淤,,沙排除区淤沙不能排除这种取水枢纽布置形式基本上可以防止推移质泥沙进人进戈,确了【」一‘二,曰图冲沙闸宽度与冲沙区域第知取水枢纽的冲沙闸设计,,水闸由此确定的冲沙闸宽度为最小所需冲沙流量也最少投资省适用于河,,道的弯道形态优越最佳弯曲半径为河宽倍水流主槽不会摆动泥沙不太多形工程较小
7、,防沙要求不太严格的河道上,这种型式在丘陇和山区河流上建设较多,,,如图冲沙闸宽度口第二种情况在取水附近能够造成稳定主槽所需的,,,冲沙流量来确定的把冲沙闸分为两部分即二二分别布置在隔水墙的两呼,“”,边这种布置的优点是门前清所需冲沙流量比小若隔水墙设置在冲沙闸与,,“门”,溢流坝连结处保证前清所需冲沙流量较大为开启冲沙闸区淤沙完全,,排除开启冲沙闸和
