CN207376562U - 一种能够过滤泥沙的水利枢纽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水利枢纽，具体涉及一种能够过滤泥沙的水利枢纽。一种能够过滤泥沙的水利枢纽，由上游河道（1），下游河道（2）和引水渠（3）组成，在上游河道（1）和下游河道的中间位置设有溢流坝（4），上游河道（1）内设置凹岸（5）和凸岸（6），引水渠（3）设置在上游河道（1）的侧面，沉砂池（7）和反滤墙（8）设置在引水渠（3）的内部。

Description

一种能够过滤泥沙的水利枢纽

技术领域

本实用新型涉及一种水利枢纽，具体涉及一种具有沉沙功能的水利枢纽。

背景技术

现有的水利枢纽，在引水的同时，不能很好的控制泥沙，经常将大量的泥沙带入下游，不仅破坏环境，而且影响植被的生长。

引水渠主要用于灌溉，引入过多的泥沙容易造成渠道淤积，并且不利于灌溉，还有可能造成土地的沙漠化。

此外，现有人工河道存在施工量大，针对山区施工难度大，稳定性低，后期维护成本大等问题。

我们在对现有水利枢纽进行大量考察和深入分析后，设计出一种具有沉沙功能的水利枢纽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有沉沙功能的水利枢纽。

本发明所述的水利枢纽，由上游河道(1)，下游河道(2)和引水渠(3)组成，在上游河道(1)和下游河道的中间位置设有溢流坝(4)，上游河道(1)内设置凹岸(5)和凸岸(6)，引水渠(3)设置在上游河道(1)的侧面，沉砂池 (7)和反滤墙(8)设置在引水渠(3)的内部。

在上游河道和下游河道中：

其中，在溢流坝(4)上，设有排沙闸(9)。

其中，消力池(10)设置在下游河道(2)与溢流坝(4)之间的连接处。

其中，上游河道(1)的高度高于下游河道(2)。二者呈现出由上到下，由高到低的位置关系。

其中，上游河道(1)，下游河道(2)的两侧设有河道壁(12)，

其中，河道壁(10)垂直设置在上游河道和下游河道上面。在河道壁(12) 处设置锚杆(11)。

在引水渠中：

其中，引水渠(3)设置在上游河道(1)的侧面，沉砂池(7)设置在引水渠(3)的内部。

其中，沉砂池(7)为上宽下窄的漏斗形状。在沉砂池(7)的底部设置排砂闸门(13)。在排砂闸门(13)的下方设置一个三通形状的排沙泵(14)。

其中，在排沙泵(14)的接口处装有排沙管道(15)，在排沙管道(15)的另一端连接下游河道(2)。泥沙通过排沙管道流入下游河道内。

其中，在引水渠(3)的顶端设置引水闸(16)和消力池(17)。

其中，在引水渠(3)的底端设置出水闸(18)。

其中，沉砂池(7)的数量可以根据水流的大小和沙石的含量进行设置。可以为1-5个，优选为3个。

其中，上游河道(1)和引水渠(3)的连接处，设置有拦污栅(19)。

其中，反滤墙(8)安装在沉砂池(7)的后方，进入引水渠的水流先经过沉砂池的沉淀，后在通过反滤墙的过滤，最终流出引水渠。

其中，反滤墙(8)由支柱、滤网、反滤层组成。

反滤墙由里到外的结构组成为：反滤墙的最内部为支柱，在支柱的外表面包裹一层具有一定塑性的滤网，在滤网的外层是级配砂砾的反滤层。

反滤层由多层级配均匀且耐风化的砂、砾、卵石或碎石组成。

上述反滤墙所用的材料要求为：柱状支撑结构应具有足够的强度和耐久度以支撑荷载；滤网接近刚性结构，能支持和传递反滤墙自重及水压力而不变形；对于反滤层，每层砂砾级配均匀，粒径随渗流方向而增大，反滤层应有足够的尺寸以适应可能的不均匀变形。

本发明中，上述各个部件的功能如下：

上游河道与下游河道有足够的高差。一方面使得上游河道中的水能够通过溢流坝将尘沙携入下游河道；另一方面能够使引水渠中的尘沙通过排沙管道排至下游河道。

凹岸和凸岸的弧度设计可以根据地形、实际水流进行设计，达到最佳的设计效果，以达到节约材料。

同时，将河道设置成凹岸和凸岸，由流体力学及惯性定律可知，凸岸水流较慢，使大量泥沙沉淀堆积在水利枢纽的凸岸，凹岸水流较快，河道内凹岸的泥沙含量较低，引水渠即从凹岸侧面引水。

引水渠和下游河道及溢流坝的夹角应根据实际工程要求去计算，角度范围 30°-50°。

引水渠的基面高度要高于上游河道，可有效控制推移质泥沙进入引水渠道。

引水渠的进水口要设置拦污栅。防止上游河道中来水所携带的树枝、动物尸体等杂质进入引水渠。

溢流坝上要设置有排沙闸，并且设置有排沙孔。当排沙闸不打开时也能起到部分排沙的效果，也能为下游生态需要提供部分水源。

溢流坝前的河道近乎水平，用以积累落差。当泥沙沉积量达到设计排砂量时，可以开启闸门，利用河流自身的携砂能力冲走溢流坝上游的沉砂。

本发明设置溢流坝和有排沙闸的另一个作用在于，能够在枯水期保证引水流量，同时在汛水期起到防洪作用。

排沙闸上安置有钢闸门。但环境中钢闸门容易发生腐蚀，我们采用牺牲阳极的阴极保护法对钢闸门进行防护。根据实际需要进行布置锌块。

溢流坝后设置有消力池，上面安置有消力坎。通过水跃,将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流,以消除动能的消能方式。有效降低急速的流水对下游河道(2) 的冲刷。

河道壁，设置为垂直的模式，改善了传统模式的梯形结构。降低了山区的开挖和后期施工难度。

河道壁，设置的垂直模式使稳定性降低，我们在其内部设置有(9)锚杆，用以增强其稳固性。

本发明所述的消力池的作用和功能：通过水跃,将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流,以消除动能的消能方式。因其主流位于渠槽底部，故又称底流消能。水跃消能主要靠水跃产生的表面旋滚及旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混作用。它具有流态稳定，消能效果较好,对地质条件和尾水变幅适应性强,尾水波动小，维修费用省等优点。同时，消力池上设置有消力坎，使消能的效果变的更好。

沉砂池，其利用其宽度减慢水的流速，从而使流水携带泥沙的能力大幅降低，泥沙将沉积在沉砂池底部。沉砂池底部设置为漏斗形，方便形成涡流，以便于排砂。

当沉砂量达到某一设定值时，开启排砂闸门和抽砂泵，沉砂池中出现涡流，沉砂被排出。

引水闸的作用：按照引水流量要求将天然水引入本水利设施。

消力池的作用：消除天然水的动能，降低其流速，方便后续排沙过程。

拦污栅的作用：防止天然水流表面漂浮物(树枝、枯木、生产生活垃圾等) 进入本水利设施。

排沙泵，在本发明中，每个排沙泵都接有两根排砂管道，平时只使用其中一根，另一根作为备用。这样可大大节约控制成本。排砂用的排沙泵和排砂闸门均安置在地下廊道内，方便工作人员的检修。

管道最终将泥沙排往下游河道，管道出露河道壁，这是为了防止泥沙在河道侧岸大量堆积，妨碍河道正常运行。

反滤墙：由细到粗的级配砂砾加以滤网和柱状支撑结构。级配砂砾要求任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。同一层的颗粒也不能产生相对移动。滤网使用较高强度的材料，用以固定级配砂砾的形状和位置。柱状支撑结构即桩柱，是用来保证反滤墙位置和稳定性的必需结构，但要注意不得影响水流的正常通过或造成较大的漩涡。

当水流通过时，级配砂砾像一层层的筛挡住了粒径大小不同的泥沙，而水流则可以正常通过。反滤墙上游被阻挡的泥沙可以通过冲沙闸、抽砂泵等措施排离渠道(河道)。

本发明鉴于山区施工较困难，为减小开挖量可将渠道壁设置为垂直形式。但垂直不利于增强其稳定性，因此我们在河道壁上设置锚杆，使其稳固的固定在地基上，保证其能承受相应的压力。

本发明针对现有水利枢纽不能统筹兼顾，即引水的同时不能保证下游生态需求；不能有效控制枯、讯水期达到引水要求和保证建筑安全性。提供了一个较好的解决方式。

本发明相对于现有的水利枢纽，具有以下特点：

本发明的水利枢纽，使得上游高含沙量的流水能够降速沉沙，降低泥沙含量。上层清水进入引水渠道，为防止推移质泥沙进入引水渠道，采取引水渠的基准线高于河道地基一定程度，同时设置拦污栅防止杂物进入引水渠。

下游段安置溢流坝，能在枯水期保证引水流量的同时，在汛水期防洪减灾。水平河道积累的落差，提高引水量，当闸门打开时能借助水流携沙力冲走上游淤积泥沙。

同时，本发明能够有效降低进入引水渠的泥沙含量，并且不再用人工清淤的方法处理上游的沉沙。

本发明的水利枢纽主要是针对山区设计的，人工河道弯道设计：根据上游来水流速设计渠道弯曲程度。引水渠位置：选取最佳位置在人工河道处开口设置引水渠。积累落差：根据地形纵坡，设计渠道长度，保证积累的水头能够冲走上游淤积的泥沙，并且对于人工渠道内的沉沙能够通过排沙管道排至河道下游。渠道围堰：采用垂直的模式，解决山区地形开挖难度大的问题，降低施工量。为保证稳定性，在其中加入铆筋。选材：尽可能的就地取材，降低成本，但是必须要根据相关规范和水利工程的实际需求计算用料。

本发明的水利枢纽，不仅可以实现100m³/s的引水流量，而且能够满足阻挡 0.1mm以上泥沙进入引水渠的作用。我们使用了一系列组合建筑物，并在考虑山区建筑的基础上使用了拦污栅、电化学防腐蚀方法等。我们深知工程建筑的安全运行的重要性，因此，为了该山区灌溉引水渠渠首枢纽工程可以长久的发挥水利作用，保证它的顺利运行，我们为其设置了较为牢靠的结构，方便后续的使用，并为可能的维修创造了尽可能大的便利。

附图说明

图1、水利枢纽的结果结构图

图2、溢流坝

图3、沉砂池

图4、反滤墙

图中标记：

上游河道(1)，下游河道(2)，引水渠(3)，溢流坝(4)，凹岸(5)和凸岸(6)，沉砂池(7)，反滤墙(8)，排沙闸(9)，消力池(10)，锚杆(11)，河道壁(12)，排砂闸门(13)，排沙泵(14)，排沙管道(15)，引水闸(16)，消力池(17)，出水闸(18)，拦污栅(19)，

具体实施方式

通过以下具体实施例对本发明作进一步的说明，但不作为本发明的限制。

实施例1、水利枢纽

本发明所述的水利枢纽，由上游河道(1)，下游河道(2)和引水渠(3)组成，在上游河道(1)和下游河道的中间位置设有溢流坝(4)，上游河道(1)内设置凹岸(5)和凸岸(6)，引水渠(3)设置在上游河道(1)的侧面，沉砂池 (7)和反滤墙(8)设置在引水渠(3)的内部。

在上游河道和下游河道中：

其中，在溢流坝(4)上，设有排沙闸(9)。

其中，消力池(10)设置在下游河道(2)与溢流坝(4)之间的连接处。

其中，上游河道(1)的高度高于下游河道(2)。二者呈现出由上到下，由高到低的位置关系。

其中，上游河道(1)，下游河道(2)的两侧设有河道壁(12)，

其中，河道壁(10)垂直设置在上游河道和下游河道上面。在河道壁(12) 处设置锚杆(11)。

实施例2、水利枢纽

本发明所述的水利枢纽，由上游河道(1)，下游河道(2)和引水渠(3)组成，在上游河道(1)和下游河道的中间位置设有溢流坝(4)，上游河道(1)内设置凹岸(5)和凸岸(6)，引水渠(3)设置在上游河道(1)的侧面，沉砂池 (7)和反滤墙(8)设置在引水渠(3)的内部。

在引水渠中：

其中，引水渠(3)设置在上游河道(1)的侧面，沉砂池(7)设置在引水渠(3)的内部。

其中，沉砂池(7)为上宽下窄的漏斗形状。在沉砂池(7)的底部设置排砂闸门(13)。在排砂闸门(13)的下方设置一个三通形状的排沙泵(14)。

其中，在排沙泵(14)的接口处装有排沙管道(15)，在排沙管道(15)的另一端连接下游河道(2)。泥沙通过排沙管道流入下游河道内。

其中，在引水渠(3)的顶端设置引水闸(16)和消力池(17)。

其中，在引水渠(3)的底端设置出水闸(18)。

其中，沉砂池(12)的数量可以根据水流的大小和沙石的含量进行设置。可以为1-5个，优选为3个。

其中，上游河道(1)和引水渠(3)的连接处，设置有拦污栅(19)。

其中，反滤墙(8)安装在沉砂池(12)的后方，进入引水渠的水流先经过沉砂池的沉淀，后在通过反滤墙的过滤，最终流出引水渠。

Claims (6)

1.一种能够过滤泥沙的水利枢纽，其特征在于，由上游河道（1），下游河道（2）和引水渠（3）组成，在上游河道（1）和下游河道的中间位置设有溢流坝（4），上游河道（1）内设置凹岸（5）和凸岸（6），引水渠（3）设置在上游河道（1）的侧面，沉砂池（7）和反滤墙（8）设置在引水渠（3）的内部，

其中，沉砂池（7）为上宽下窄的漏斗形状，在沉砂池（7）的底部设置排砂闸门（13），在排砂闸门（13）的下方设置一个三通形状的排沙泵（14），

其中，反滤墙（8）安装在沉砂池（7）的后方，进入引水渠的水流先经过沉砂池的沉淀，后在通过反滤墙的过滤，最终流出引水渠。

2.根据权利要求1所述的水利枢纽，其特征在于，在溢流坝（4）上，设有排沙闸（9）。

3.根据权利要求1所述的水利枢纽，其特征在于，消力池（10）设置在下游河道（2）与溢流坝（4）之间的连接处。

4.根据权利要求1所述的水利枢纽，其特征在于，上游河道（1），下游河道（2）的两侧设有河道壁（20）。

5.根据权利要求1所述的水利枢纽，其特征在于，在排沙泵（14）的接口处装有排沙管道（15），在排沙管道（15）的另一端连接下游河道（2）。

6.根据权利要求1所述的水利枢纽，其特征在于，在引水渠（3）的顶端设置引水闸（16）和消力池（10），在引水渠（3）的底端设置出水闸（18）。