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(dòng)沖砂減淤的弧線型滾水壩及其運(yùn)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(diǎn)，山區(qū)河道常常出現(xiàn)河岸水毀、河道斷流等現(xiàn)象，嚴(yán)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(yùn)行過(guò)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(shí)造成壩前淤積非常嚴(yán)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(yán)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(guò)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(jì)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(jì)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(hù)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(qǐng)?zhí)枺?00410033140.5；2004.11.10）。
由此可見，目前主要通過(guò)設(shè)置泄流排砂閘或者定期人工清淤來(lái)減少滾水壩壩前淤積問(wèn)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(guò)改變壩體結(jié)構(gòu)型式利用彎道水流自動(dòng)沖砂減淤的滾水壩及清淤方法尚未見報(bào)導(dǎo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)山區(qū)滾水壩壩前泥砂淤積嚴(yán)重、人工清淤成本高等問(wèn)題，本發(fā)明基于彎道水流自動(dòng)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(yùn)行方法。
本發(fā)明開發(fā)的一種可自動(dòng)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(hù)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(dòng)式鋼閘門，安裝在泄流排砂孔內(nèi)壁門槽上，可手動(dòng)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(hù)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(duì)左岸的淘刷。
進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種可自動(dòng)沖砂減淤的弧線型滾水壩的運(yùn)行方法，在豐水期除特殊情況外，全開所述閘門，自動(dòng)泄流、沖砂。上游來(lái)水在所述壩體阻擋下形成彎道水流，表層清水通過(guò)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(yuǎn)離壩前區(qū)域。同時(shí)，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(dòng)河床已淤積泥砂，最后通過(guò)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(guò)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(dòng)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(kù)容攔蓄生活、灌溉用水，同時(shí)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(yùn)、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(shuō)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(hù)岸6。
具體實(shí)施方式
以下以國(guó)內(nèi)某山區(qū)河流為例，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1。
本發(fā)明提供了一種可自動(dòng)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(hù)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(qiáng)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(zhǎng)×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(zhǎng)×寬×高）。
所述閘門4為手動(dòng)式鋼閘門，規(guī)格為：1500mm×1500mm×300mm（長(zhǎng)×寬×厚），安裝在門槽3內(nèi)，并采用錨索進(jìn)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(qiáng)度采用C30，鋼筋采用HRB400E。
所述護(hù)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(qiáng)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(shí)進(jìn)行澆筑。
實(shí)施例2。
本發(fā)明還提供了一種可自動(dòng)沖砂減淤的弧線型滾水壩的運(yùn)行方法。
在汛期除特殊情況外，全開所述閘門4。上游來(lái)水在所述壩體1阻擋下形成彎道水流，表層清水通過(guò)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(yuǎn)離遠(yuǎn)離壩前區(qū)域。同時(shí)，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(dòng)河床已淤積泥砂，最后通過(guò)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(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)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(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案。