一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统技术方案

本发明专利技术提供一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统，包括排沙主廊道、汇入排沙主廊道的多个排沙支廊道，排沙主廊道穿过坝体，每一排沙支廊道的顶端间隔设有多个排沙体，位于排沙支廊道顶端的排沙体布置呈网状，且所有相邻的排沙体之间距离相等，所述排沙体呈内部中空的圆柱形，所述排沙体四周侧壁设有竖向的窄缝状排沙孔，排沙支廊道的截面由末端向排沙主廊道方向截面逐渐增大。本发明专利技术可以在低投资、引用较小下泄流量下，使相对较大区域泥沙通过此廊道被输送至下游河道，从而减少水库淤积，保证电站建筑物运行安全，延长设备使用寿命、降低电站过机泥沙、尽可能恢复下游近自然状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水利水电工程
，具体是一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统。
技术介绍
随着现代施工技术及设计水平的提高，人类对河流进行大规模开发利用，兴建起一批大型水库及跨流域调水工程，这些水利工程在为人类发挥巨大效益的同时也随之带来了不利影响。其中，因水库造成的泥沙淤积问题为主要不利影响之一，泥沙淤积破坏了自然水流中营养物质的输运、改变了下游河道冲淤平衡状态、破坏了航运条件及缩短水库寿命等。目前对上游水库淤积泥沙的处理方式一方面是使其资源化利用、另一方面尽可能采取工程措施使泥沙输送至下游河道，使其更接近自然状态。泥沙输送至下游途径有机械输送，其不足是投资成本高、收效低，而工程措施一般则是修建排沙洞、排沙底孔等，其缺点是排沙范围有限，仅能带走冲沙漏斗范围内泥沙，同时，需要的下泄水流量也大，相应的损失了发电水头，间接的减少了发电量，影响经济效益。传统的排沙廊道还存在廊道内流速不均匀，容易被泥沙淤塞堵死的问题。因此，探求一种高效排沙低成本投资的排沙建筑物是顺应实际工程运行现状的必然之举。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统，且可以在低投资、引用较小下泄流量下，使相对较大区域泥沙通过此廊道被输送至下游河道，从而减少水库淤积，保证电站建筑物运行安全，延长设备使用寿命、降低电站过机泥沙、尽可能恢复下游近自然状态。本专利技术采用的技术方案如下：一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统，包括排沙主廊道、汇入排沙主廊道的多个排沙支廊道，排沙主廊道穿过坝体，每一排沙支廊道的顶端间隔设有多个排沙体，位于排沙支廊道顶端的排沙体布置呈网状，且所有相邻的排沙体之间距离相等，所述排沙体呈内部中空的圆柱形，所述排沙体四周侧壁设有竖向的窄缝状排沙孔，排沙支廊道的截面由末端向排沙主廊道方向截面逐渐增大。进一步的，排沙支廊道与排沙主廊道垂直设置。进一步的，所述排沙孔的宽度为0.2m。进一步的，排沙支廊道末端的排沙体处截面内径为D，沿排沙支廊道每个排沙体处截面内径依次为本专利技术通过设置汇入排沙主廊道的多个排沙支廊道，可实现在较大范围内的库底实现排沙，而不是局限于坝前的某一点，从而有效保持水库的兴利库容，排沙主廊道穿过坝体，可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度；排沙支廊道上排沙体的设置可在排沙廊道系统整体流量一定时，保证了排沙孔附近的流速远大于库底泥沙的启动流速，从而防止排沙孔附近的泥沙淤积，另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响；排沙支廊道的截面渐增设计使得排沙支廊道中的流速基本均匀，在保证有效排出泥沙的同时防止对排沙廊道的磨损和破坏。附图说明图1为本专利技术适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统的俯视结构示意图；图2为图1中A-A向侧视图；图3为本专利技术排沙支廊道及位于排沙支廊道顶端排沙体的俯视结构示意图；图4为图3中B-B向侧视图。图中：1—排沙主廊道，2—排沙支廊道，3—排沙体，4—排沙孔。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参考图1及图2，本专利技术适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统包括排沙主廊道1和汇入排沙主廊道1的多个排沙支廊道2，排沙主廊道1穿过坝体，可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度，并使得排沙廊道系统可以实现排沙流量的实时统一控制；多个排沙支廊道2的设置可实现在较大范围内的库底实现排沙，而不是局限于坝前，从而有效保持水库的兴利库容。排沙支廊道2与排沙主廊道1可垂直设置。每一排沙支廊道2的顶端间隔设有多个排沙体3，请进一步参考图3及图4，所述排沙体3呈内部中空的圆柱形，在其四周侧壁设有竖向的窄缝状排沙孔4，且所述排沙孔4的宽度为0.2m。该设计一方面在排沙廊道系统整体流量一定时，保证了排沙孔附近的流速远大于库底泥沙的启动流速，从而防止排沙孔附近的泥沙淤积；另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响。位于排沙支廊道2顶端的排沙体3布置呈网状，即所有相邻的排沙体3之间距离相等。该设计最大限度地发挥了排沙廊道系统的区域控沙能力。利用库底泥沙经过吸排后形成的休止角实现库底沙丘的均匀分布，最大限度控制了经过吸排后的沙丘高度。排沙支廊道2的截面沿程逐渐变化。其变化规律为：在一条排沙支廊道2末端的排沙体3处截面内径为D，向排沙主廊道1方向截面逐渐增大，沿排沙支廊道2每个排沙体3处截面内径依次为该设计使得排沙支廊道中的流速基本均匀，既不会由于流速过低导致泥沙在排沙廊道中沉淀淤积，又不会由于流速过高导致空化、磨损和结构性破坏，影响排沙廊道系统的寿命。本专利技术通过设置汇入排沙主廊道1的多个排沙支廊道2，可实现在较大范围内的库底实现排沙，而不是局限于坝前的某一点，从而有效保持水库的兴利库容，排沙主廊道1穿过坝体，可大幅节约工程量，最大限度保证了大坝的结构强度；排沙支廊道上排沙体3的设置可在排沙廊道系统整体流量一定时，保证了排沙孔附近的流速远大于库底泥沙的启动流速，从而防止排沙孔附近的泥沙淤积，另一方面有效控制了下泄流量，最大限度保障了水库的经济效益和功能发挥不受影响；排沙支廊道2的截面渐增设计使得排沙支廊道2中的流速基本均匀，在保证有效排出泥沙的同时防止对排沙廊道的磨损和破坏。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何属于本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统，包括排沙主廊道(1)，其特征在于：还包括汇入排沙主廊道(1)的多个排沙支廊道(2)，排沙主廊道(1)穿过坝体，每一排沙支廊道(2)的顶端间隔设有多个排沙体(3)，位于排沙支廊道(2)顶端的排沙体(3)布置呈网状，且所有相邻的排沙体(3)之间距离相等，所述排沙体(3)呈内部中空的圆柱形，所述排沙体(3)四周侧壁设有竖向的窄缝状排沙孔(4)，排沙支廊道(2)的截面由末端向排沙主廊道(1)方向截面逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高水深水库的变截面排沙廊道系统，包括排沙主廊道(1)，其特征在于：还包括汇入排沙主廊道(1)的多个排沙支廊道(2)，排沙主廊道(1)穿过坝体，每一排沙支廊道(2)的顶端间隔设有多个排沙体(3)，位于排沙支廊道(2)顶端的排沙体(3)布置呈网状，且所有相邻的排沙体(3)之间距离相等，所述排沙体(3)呈内部中空的圆柱形，所述排沙体(3)四周侧壁设有竖向的窄缝状排沙孔(4)，排沙支廊道(2)的截面由末端向排沙主...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文俊，黄国兵，曹慧群，胡晗，杜兰，金中武，陈辉，刘小斌，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42