本發(fā)明涉及水利工程水力排砂技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種可自動沖砂減淤的弧線型滾水壩及其運行方法。
背景技術(shù):
因河床坡降大、水流急、洪水漲落快等特點,山區(qū)河道常常出現(xiàn)河岸水毀、河道斷流等現(xiàn)象,嚴重影響河道生態(tài)環(huán)境和沿岸居民生產(chǎn)生活。滾水壩作為一種兼具“蓄水”與“泄水”功能的低水頭水工建筑物能有效調(diào)節(jié)壩前水位和下泄流量,減小了河床、河岸淘刷,保障了沿岸生活灌溉用水和河道生態(tài)流量,在山區(qū)中小流域綜合治理中得到廣泛應(yīng)用。然而,山區(qū)滾水壩在運行過程中一方面由于壩體攔蓄降低了壩前水流流速,水流中泥砂逐漸在壩前淤積;另一方面由于現(xiàn)有滾水壩結(jié)構(gòu)型式不合理、人工清於不及時造成壩前淤積非常嚴重。壩前泥砂大量淤積導(dǎo)致山區(qū)滾水壩蓄水減少、下泄水流不暢、調(diào)節(jié)河道生態(tài)流量功能下降甚至完全喪失等嚴重后果。
目前,涉及到滾水壩清淤減淤研究和專利技術(shù)還不多見,主要如下:(1)通過在滾水壩上加設(shè)泄流排砂閘,用于排砂及確保滾水壩上游河道岸堤在設(shè)計洪水下仍能發(fā)揮防洪作用(黃家林,付學(xué)鋒. 火電廠取水配套工程滾水壩的設(shè)計及應(yīng)用[J].江西煤炭科技,2014,(1):60-63);(2)為滿足沖砂要求,在滾水壩中部設(shè)置由閘井段和箱形涵洞段組成的沖砂底孔(侯波.淺談喀浪古爾渠首正面排沙側(cè)面引水方式的應(yīng)用[J]. 陜西水利,2014,(S1):14-15);(3)在由木桿三角閘架、木桿并串閘片和塑膠片并串護坦組成的滾水壩中,留出閘架間隔部位用于設(shè)置排砂口排砂(滾水壩設(shè)備.申請?zhí)枺?00410033140.5;2004.11.10)。
由此可見,目前主要通過設(shè)置泄流排砂閘或者定期人工清淤來減少滾水壩壩前淤積問題,取得了一定的減淤效果,但是,前者不能很好處理泄流排砂閘兩側(cè)的泥砂淤積,后者清淤環(huán)節(jié)多、成本高。此外,目前通過改變壩體結(jié)構(gòu)型式利用彎道水流自動沖砂減淤的滾水壩及清淤方法尚未見報導(dǎo)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對山區(qū)滾水壩壩前泥砂淤積嚴重、人工清淤成本高等問題,本發(fā)明基于彎道水流自動沖砂減淤原理,提供了一種結(jié)構(gòu)大方美觀、沖淤效果好、減淤成本低的弧線結(jié)構(gòu)滾水壩及其運行方法。
本發(fā)明開發(fā)的一種可自動沖砂減淤的弧線型滾水壩,包括壩體、泄流排砂孔、門槽、閘門、導(dǎo)墻和護岸。所述壩體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用弧形結(jié)構(gòu)形成人工彎道,利用人工彎道在離心力作用下形成的橫向環(huán)流沖砂,減少壩前淤積;所述泄流排砂孔布設(shè)在右岸,孔口形狀為方形,保證泥砂順利下泄;所述門槽設(shè)置在泄流排砂孔兩側(cè)內(nèi)壁;所述閘門為手動式鋼閘門,安裝在泄流排砂孔內(nèi)壁門槽上,可手動調(diào)整開度;所述導(dǎo)墻為高性能抗沖刷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),設(shè)置在上游右岸;所述護岸為高性能抗沖刷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),設(shè)置在下游左岸,用于防止?jié)L水壩泄流對左岸的淘刷。
進一步地,本發(fā)明提供了一種可自動沖砂減淤的弧線型滾水壩的運行方法,在豐水期除特殊情況外,全開所述閘門,自動泄流、沖砂。上游來水在所述壩體阻擋下形成彎道水流,表層清水通過所述壩體溢出,底層挾砂水流由于彎道水流的橫向環(huán)流作用,泥砂被帶往遠離壩前區(qū)域。同時,水流在所述壩體的引導(dǎo)下,沖擊在所述導(dǎo)墻上,形成旋滾水流帶動河床已淤積泥砂,最后通過所述泄流排砂孔下泄,從而減少壩前淤積。
枯水期,關(guān)閉所述閘門抬升壩前水位,超過壩頂?shù)乃w自由溢流下泄,保證滾水壩周圍區(qū)域的生活、生態(tài)用水。
與已有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:1、利用彎道水流橫向環(huán)流自動沖砂減淤,減淤效果好、減淤成本低。
2、泄流排砂孔和豐、枯水期閘門的啟、閉結(jié)合,可以順暢排砂和調(diào)節(jié)下泄水量,保證足夠庫容攔蓄生活、灌溉用水,同時提供生態(tài)流量,保證河道不斷流。
3、本結(jié)構(gòu)保障了滾水壩更可靠運、綜合效益更好發(fā)揮。
4、弧形壩體結(jié)構(gòu)美觀大方,與環(huán)境更協(xié)調(diào)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)整體示意圖。
在圖中:壩體1、泄流排砂孔2、門槽3、閘門4、導(dǎo)墻5、護岸6。
具體實施方式
以下以國內(nèi)某山區(qū)河流為例,結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
實施例1。
本發(fā)明提供了一種可自動沖砂減淤的弧線型滾水壩,所述弧線型滾水壩,包括擋水的壩體1、設(shè)置在所述壩體1右岸的泄流排砂孔2、安裝在所述泄流排砂孔2內(nèi)壁門槽3上的閘門4以及布置在右岸上游的導(dǎo)墻5和左岸下游的護岸6。
其中所述壩體1布置在取水需求量大且地質(zhì)條件良好的位置,采用木質(zhì)模板固定,普通鋼筋混凝土澆筑而成,其中混凝土強度采用C25,鋼筋采用HRB400E;根據(jù)弧形結(jié)構(gòu)曲率半徑不小于3.5倍河道水面寬度的要求,且壩址位置河道寬B為30米,曲率半徑R=4B=120米;上游面為鉛直面,下游面坡比根據(jù)1:0.6~0.8的范圍定為1:0.6。
所述泄流排砂孔2采用方形結(jié)構(gòu),寬度選取3d=1500mm(其中d為河流最大卵石粒徑,為500mm),縱坡為60‰,尺寸設(shè)置為:1500mm×1500mm(長×高)。
所述門槽3設(shè)置在所述泄流排砂孔2兩側(cè)內(nèi)壁,尺寸根據(jù)所述閘門4要求設(shè)置為其兩側(cè)內(nèi)壁設(shè)置為:600mm×300mm×1500mm(長×寬×高)。
所述閘門4為手動式鋼閘門,規(guī)格為:1500mm×1500mm×300mm(長×寬×厚),安裝在門槽3內(nèi),并采用錨索進行加固。
所述導(dǎo)墻5為高性能抗沖刷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),布置在右岸上游,從壩址處向上游延伸10m,混凝土強度采用C30,鋼筋采用HRB400E。
所述護岸6為高性能抗沖刷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),布置在左岸下游,從壩址處向下游延伸10米,混凝土強度采用C30,鋼筋采用HRB400E,與所述導(dǎo)墻5在所述壩體1施工完畢后同時進行澆筑。
實施例2。
本發(fā)明還提供了一種可自動沖砂減淤的弧線型滾水壩的運行方法。
在汛期除特殊情況外,全開所述閘門4。上游來水在所述壩體1阻擋下形成彎道水流,表層清水通過所述壩體溢出,底層挾砂水流由于彎道水流的橫向環(huán)流作用,泥砂被帶往遠離遠離壩前區(qū)域。同時,水流在所述壩體1的引導(dǎo)下,沖擊在所述導(dǎo)墻5上,形成旋滾水流帶動河床已淤積泥砂,最后通過所述泄流排砂孔下泄,保證壩前區(qū)域不淤。
枯水期,關(guān)閉所述閘門4蓄水,保證滾水壩周圍區(qū)域的生活、生態(tài)用水。
最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制;盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換;而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案。