一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统，包括进口段、出口段及锥形水池段，与进口处无压暗涵相连的进口段布置有扩散段，扩散段后接进水闸和过流闸，进水闸后接进水洞，过流闸后接过流渠；出口段布置有溢流池，与溢流池并排布置的是过流渠，溢流池和过流渠后布置的节制闸，节制闸后布置渐缩段，渐缩段连接出口处无压暗涵；锥形水池段布设在进水洞和溢流池之间，包括锥形水池，锥形水池底部设置悬移质排出底孔，与悬移质排出底孔连接一悬移质排出廊道，进水洞与锥形水池相通，锥形水池通过溢流堰与溢流池相通。本发明专利技术根据无压暗涵过流量大小选择使用此组合系统内的两个部分，以满足大流量时对水流实施悬移质的分离，小流量时水流通过，保障机组运行。

A combined system based on flow control for separation of suspended solids on unstressed culverts

The invention discloses a combined system arranged on a pressure-free culvert to regulate the suspended load separation mode according to the flow rate, including an inlet section, an outlet section and a conical pool section. The inlet section connected with the pressure-free culvert at the inlet is arranged with a diffusion section, and the diffusion section is connected with the Inlet Sluice and the overflow sluice, and the inlet tunnel after the Inlet Sluice and the overflow sluice. The outlet section is arranged with overflow pool, and the control sluice is arranged side by side with the overflow pool. The control sluice is arranged after the overflow pool and the overflow channel, and the gradual shrinkage section is arranged after the control sluice, and there is no pressure culvert at the outlet of the gradual shrinkage section. A suspended load discharge gallery is connected with the suspended load discharge bottom hole, and the inlet tunnel is connected with the conical pool, and the conical pool is connected with the overflow pool through the overflow weir. The invention selects two parts of the combined system according to the flow rate of the non-pressure culvert, so as to separate suspended matter from the water flow when the flow rate is large, and the water flow passes through when the flow rate is small, so as to ensure the operation of the unit.

【技术实现步骤摘要】
一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统
本专利技术涉及水利水电工程中的悬移质分离系统，尤其是一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统。
技术介绍
一般修建在山区河流或多泥沙河流上的引水式电站，为防止水轮机磨损，往往规定进入水轮机的最大许可悬移质粒径和含量。当发电水流不能满足要求时，必须设置悬移质分离水池结构。普通悬移质分离水池结构的工作原理是通过加大过水断面，降低水流的流速，减小水流挟沙能力，使挟沙水流中大于设计最小沉降粒径的悬移质沉淀在水池内，而将清水引入渠道。对于额定水头300m左右的水轮机组，设计最小沉降粒径为0.25mm～0.10mm。修建普通悬移质分离水池结构，将会占用大量面积，增加工程投资，而且该结构往往布置在引水渠上，上下游都为明渠，采取明挖的方式。如果按照常规方式布置：一、将会产生大量的高边坡，带来较多的安全隐患，同时对边坡的支护也会耗费大量投资；二、修建大规模的水池结构，占地、耗时、投资大。除此之外，单独布置悬移质分离水池结构，在运行中有诸多不便。首先，根据悬移质分离水池结构规模大小，其最佳工作流量是基本固定的，只存在较小变幅：当处于汛期，上游来流量超过悬移质分离水池的最佳工作流量，会大大影响水池的工作效果，严重时甚至会产生漫顶；相反，当处于非汛期，来流量较小，也不能满足分离水池的工作流量范围，水流经过分离水池耗水量会大大增加，带来严重的经济损失。其次，当来流中悬移质含量较低时，不需再进行悬移质分离，水流经过悬移质分离水池反而会产生不必要的水流损耗，降低机组发电效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种适用性较强、开挖工程量较小的布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统。本专利技术所采用的技术方案是：一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统，包括进口段、出口段及锥形水池段，与进口处无压暗涵相连的进口段布置有扩散段，扩散段后接进水闸和过流闸，进水闸后接进水洞，过流闸后接过流渠；出口段布置有溢流池，与溢流池并排布置的是过流渠，溢流池和过流渠后布置的节制闸，节制闸后布置渐缩段，渐缩段连接出口处无压暗涵；锥形水池段布设在进水洞和溢流池之间，包括锥形水池，锥形水池底部设置悬移质排出底孔，与悬移质排出底孔连接一悬移质排出廊道，进水洞与锥形水池相通，锥形水池通过溢流堰与溢流池相通。所述进口处无压暗涵与扩散段之间设置有进口段渐变段，渐缩段与出口处无压暗涵之间设置有出口段渐变段，以保证上、下游的无压暗涵与扩散段、渐缩段连接平顺。所述锥形水池的底坡在1:5～1:10之间，锥形水池底部连接的悬移质排除廊道采用一定坡度，保证河道水流不倒灌并且最大程度带走悬移质。所述锥形水池一侧设置一定宽度水流调节板，调节板布置范围覆盖进水洞洞口及溢流堰，调节板下方设置混凝土柱与锥形水池底板相连。本专利技术的有益效果：既满足了悬移质分离的布置要求，又减少了高边坡支护工程量，减少了工程投资，有利于边坡的安全，保证了电站运行安全。当上游来流量在分离水池的最佳运行流量范围内时，可以关闭过流闸，打开进水闸、节制闸，分离水池工作，悬移质经水池分离进入悬移质排出廊道排入下游河道，清水经节制闸汇入下游无压暗涵，以降低下游水轮机组的磨损；当上游来流较小或者来流量含沙量较低时，可以选择关闭进水闸，打开过流闸，让来流直接经过过流渠汇入下游无压暗涵，以提高电站的经济效益。当上游水量控制系统失效导致来流量过大，超过分离水池工作流量范围，在打开进水闸的前提下，可根据流量大小情况调整过流闸开度，适当下泄来流，让多余水流直接经过过流渠汇入下游无压暗涵，以保护分离水池的运行安全。附图说明图1为本专利技术布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：如图1所示，本专利技术的布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统，包括进口段、出口段及锥形水池段，与进口处无压暗涵1相连的进口段布置有扩散段3，扩散段后接进水闸4和过流闸5，进水闸4后接进水洞6，过流闸5后接过流渠7；出口段布置有溢流池8，与溢流池8并排布置的是过流渠7，溢流池8和过流渠7后布置的节制闸9，节制闸9后布置渐缩段10，渐缩段10连接出口处无压暗涵21；锥形水池段布设在进水洞6和溢流池8之间，包括锥形水池11，锥形水池底部设置悬移质排出底孔12，与悬移质排出底孔12连接一悬移质排出廊道13，进水洞6与锥形水池11相通，锥形水池11通过溢流堰与溢流池8相通。所述进口处无压暗涵1与扩散段3之间设置有进口段渐变段2，渐缩段10与出口处无压暗涵21之间设置有出口段渐变段22，以保证上、下游的无压暗涵与扩散段3、渐缩段10连接平顺。所述锥形水池11的底坡在1:5～1:10之间，锥形水池底部连接的悬移质排除廊道13采用一定坡度，保证河道水流不倒灌并且最大程度带走悬移质。所述锥形水池11一侧设置一定宽度水流调节板，调节板布置范围覆盖进水洞洞口及溢流堰，调节板下方设置混凝土柱与锥形水池底板相连。本专利技术扩散段3后需布置进水闸4、过流闸5，以满足本结构运行调度使用要求。溢流池8下游需布置节制闸9，以防止关闭进水闸4时水流倒灌入锥形水池11内而流走。节制闸9下游需布置渐缩段10，以满足结构宽度变化要求。渐变段后需布置扩散段3，以满足后续进水闸4、过流闸5结构宽度要求。本专利技术适用于受地形地质条件影响、布置在地下无压暗涵中的水流，需要对其悬移质进行分离且需控制水量的情况。其中锥形水池是一个圆锥形的水池，底部设置悬移质排出底孔，水池边缘布置180°范围内布置挡墙，另外180°范围内布置溢流堰，溢流堰与节制闸间用斜板连接，为溢流池。所述锥形水池设置水流调节板，水流调节板范围覆盖进水洞进口及整个溢流堰区域。所述锥形水池悬移质排出底孔下方设置廊道，悬移质通过水流作用排入悬移质排出底孔后，随廊道排入河道排走。本专利技术根据流量选择是否使用此结构以满足对无压暗涵结构中的水流实施悬移质的分离，此结构布置水流平顺，水头损失小，占地面积少，另外分离悬移质过程中耗水量少；结构经济适用，保证了机组运行安全。本专利技术有别于常规悬移质分离水池结构的设置方法，将悬移质分离水池结构布置在无压暗涵上，上下游为非明渠设置，另外未采用传统的悬移质分离水池，利用圆形水池结构，将水流旋转，利用旋流，涡流分离悬移质。此方法较好的解决了在覆盖层地区，地质条件不好，边坡支护量大的缺点。其次，圆形水池悬移质分离水池结构占地小，开挖支护工程量少，排沙率高，耗水量低。另外，上游进水闸4可以控制进入分离水池水量，当来流量较小且泥沙含量较低时，可选择关闭进水闸4，打开过流闸5，水流不经过分离水池直接进入下游，以减少非汛期水量损失。下面结合具体实施例进行详细说明：某无压引水电站工程，电站总装机容量160MW，额定水头279m，总引用流量66m3/s。主要建筑物包括首部枢纽、引水系统、地上厂房等建筑物组成。首部枢纽设置进水闸、引水明渠、泄洪冲沙闸、泄水明渠，分水渠、无压暗涵、沉沙池、压力前池。该电站径流补给以高山冰川积雪融水为主，洪水大部分是由冰雪融水形成的融雪型洪水，该地区多年平均气温为2.4℃，最大冻土深度110cm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统，包括进口段、出口段及锥形水池段，其特征在于，与进口处无压暗涵(1)相连的进口段布置有扩散段(3)，扩散段后接进水闸(4)和过流闸(5)，进水闸(4)后接进水洞(6)，过流闸(5)后接过流渠(7)；出口段布置有溢流池(8)，与溢流池(8)并排布置的是过流渠(7)，溢流池(8)和过流渠(7)后布置的节制闸(9)，节制闸(9)后布置渐缩段(10)，渐缩段(10)连接出口处无压暗涵(21)；锥形水池段布设在进水洞(6)和溢流池(8)之间，包括锥形水池(11)，锥形水池底部设置悬移质排出底孔(12)，与悬移质排出底孔(12)连接一悬移质排出廊道(13)，进水洞(6)与锥形水池(11)相通，锥形水池(11)通过溢流堰与溢流池(8)相通。

【技术特征摘要】
1.一种布置在无压暗涵上的根据流量调控悬移质分离方式的组合系统，包括进口段、出口段及锥形水池段，其特征在于，与进口处无压暗涵(1)相连的进口段布置有扩散段(3)，扩散段后接进水闸(4)和过流闸(5)，进水闸(4)后接进水洞(6)，过流闸(5)后接过流渠(7)；出口段布置有溢流池(8)，与溢流池(8)并排布置的是过流渠(7)，溢流池(8)和过流渠(7)后布置的节制闸(9)，节制闸(9)后布置渐缩段(10)，渐缩段(10)连接出口处无压暗涵(21)；锥形水池段布设在进水洞(6)和溢流池(8)之间，包括锥形水池(11)，锥形水池底部设置悬移质排出底孔(12)，与悬移质排出底孔(12)连接一悬移质排出廊道(13)，进水洞(6)与锥形水池(11)相通，锥形水池(11)通过溢流堰与溢流池(8)相通。2.根据权利要求1所述布...

【专利技术属性】
技术研发人员：任天卫，张红梅，杨健，关李海，冯剑，吴奎，周利明，解红红，宋蕊香，
申请(专利权)人：中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11