一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法技术

本发明专利技术提供了一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，属于水利枢纽工程防护技术领域。本发明专利技术所设置的排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔；并限定了高位排沙孔和低位排沙孔的高程；汛期前利用高位排沙孔降低坝前淤积面高程，汛期利用低位排沙孔可有效冲刷库区，快速降低坝前淤积高程，增大水库有效库容；坝身设置低位排沙孔，若遇丰水年份，打开低位排沙孔，可增加水库低水位的排沙能力，恢复淤积的槽库容，并可使部分拦沙库容重复利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法
本专利技术涉及水利枢纽工程防护
，尤其涉及一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法。
技术介绍
高含沙河流中，水流含沙量高、来沙量大，平均含沙量100kg/m3以上，水库泥沙问题非常复杂，考虑水库运行中泥沙的淤积，这类水库一般会设置拦沙库容。水库运用分为拦沙期和正常运用期。拦沙期水库上游的大部分来沙会淤积在库内，少部分来沙随着洪水的下泄排泄至下游河道。拦沙库容淤满后，水库进入正常运用期，库区泥沙淤积将处于“高滩深槽”和“高滩高槽”之间的动态平衡状态。遇到大沙年份，槽库容经常被泥沙淤积，存在槽库容被淤满甚至侵占防洪库容的可能性，严重时会危及工程的安全运用。因此，高含沙河流要充分考虑工程的排沙能力。根据大量已建工程运用的经验，在高含沙河流上，只要泄水建筑物不过水或过水能力很小，进口就有淤堵的风险。泄水建筑物的进口淤沙达到一定的高度，淤沙使闸门的启闭力增大，容易造成闸门或启闭设施的破坏，影响水库的正常调度运用。如果闸门被淤堵不能及时打开，在汛期洪水来临时就会威胁大坝的安全。因此，如何增大水库的有效库容，减小淤沙对水库的淤堵，是大坝防御的研究热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法。采用本专利技术的方法设置高位排沙孔和低位排沙孔，能够降低汛期前和汛期坝体的淤积高程，增大水库有效库容。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，所述排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔；所述低位排沙孔的高程通过式I得到：A＝H死水位-Hz-h/2式I；式I中：A为所述低位排沙孔的高程，H死水位为死水位高程，h为所述低位排沙孔出口处孔道高度，Hz为自由出流时低位排沙孔口中心处的作用水头；所述Hz通过式II得到：式II中：μ为流量系数，g为9.8N/kg，Q为泄流能力，Ak为低位排沙孔出口处孔道横截面面积；所述高位排沙孔的高程通过式III得到：D＝A+B+C式III；式III中：D为所述高位排沙孔的高程，A为所述低位排沙孔的高程，B为孔前允许淤沙高度，所述孔前允许淤沙高度为15～30m，C为孔前冲刷深度，所述孔前冲刷深度为2～3m；根据所述低位排沙孔高程和低位排沙孔高程在坝身上设置排沙孔。优选地，所述低位排沙孔和高位排沙孔的孔道横截面形状独立地为圆形、正方形或长方形。优选地，所述高位排沙孔和低位排沙孔的孔道横截面形状相同。优选地，所述高位排沙孔和低位排沙孔处于同一个坝段，位于坝体中部。优选地，所述低位排沙孔和高位排沙孔的孔道平行，所述低位排沙孔位于高位排沙孔的正下方。优选地，所述高位排沙孔与低位排沙孔的孔道在后部连通，共用一个出口。优选地，所述高位排沙孔和低位排沙孔共用的孔道出口处布置有启闭装置。优选地，所述启闭装置包括工作门。本专利技术提供了一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，所述排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔；并限定了高位排沙孔和低位排沙孔的高程；汛期前利用高位排沙孔降低坝前淤积面高程，汛期利用低位排沙孔可有效冲刷库区，快速降低坝前淤积高程，增大水库有效库容；坝身设置低位排沙孔，若遇丰水年份，打开低位排沙孔，可增加水库低水位的排沙能力，恢复淤积的槽库容，并可使部分拦沙库容重复利用。进一步地，高位排沙孔与低位排沙孔布置在一个坝段，位于坝体中部，可最有效地排出库区泥沙；同时，低位排沙孔布置在高位排沙孔的正下方，可充分发挥高位排沙孔对低位排沙孔的保护作用；另外，高位排沙孔与低位排沙孔的孔道在后部连通，共用一个出口，仅需布置一套启闭装置，节省工程投资。附图说明图1为实施例1高含沙河流坝身设置排沙孔的结构示意图；其中1为高位排沙孔，2为低位排沙孔，3为只有高位排沙孔时库区的淤积高度线，4为设置双排沙孔时库区的淤积高度线，5为启闭装置。具体实施方式本专利技术提供了一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，所述排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔。在本专利技术中，所述低位排沙孔的高程通过式I得到：A＝H死水位-Hz-h/2式I。在本专利技术中，所述式I中A为所述低位排沙孔高程。在本专利技术中，所述式I中H死水位为死水位高程；本专利技术对死水位高程的获得没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的获取方式即可。在本专利技术中，所述式I中h为所述低位排沙孔出口处孔道高度。在本专利技术中，所述低位排沙孔出口处孔道高度是指低位排沙孔出口处孔道最高点到最低点之间的距离。在本专利技术中，所述式I中Hz为自由出流时低位排沙孔口中心处的作用水头。在本专利技术中，所述自由出流时低位排沙孔口中心处的作用水头通过式II得到：在本专利技术中，所述式II中μ为流量系数；所述流量系数优选为0.75～0.9，进一步优选为0.82～0.88，更优选为0.85。在本专利技术中，所述式II中g为9.8N/kg。在本专利技术中，所述式II中Q为泄流能力；对于普通河流来说，所述泄洪能力优选为普通河道2～3年一遇的洪峰流量；对于多沙河流来说，所述泄洪能力优选为多沙河道3～5年一遇的洪峰流量。在本专利技术中，所述式II中Ak为所述低位排沙孔出口处孔道横截面的面积。在本专利技术中，所述低位排沙孔出口处孔道横截面优选独立地为圆形、长方形或正方形。在本专利技术中，当所述低位排沙孔出口处横截面为圆形时，所述圆形的半径优选为2m～5m，进一步优选为2.5m～3m；当所述低位排沙孔出口处孔道横截面为正方形时，所述正方形的边长优选为3m～10m，进一步优选为4m～6m；当所述低位排沙孔出口处孔道横截面为长方形时，所述长方形的高度优选为3m～10m，进一步优选为4m～6m；所述长方形的宽度优选为3m～10m，进一步优选为4m～6m。在本专利技术中，所述高位排沙孔出口处孔道横截面形状和尺寸优选与低位排沙孔出口处孔道横截面形状和尺寸相同，在此不再赘述。在本专利技术中，所述高位排沙孔和低位排沙孔进口处孔道横截面形状分别与所述高位排沙孔和低位排沙孔出口处孔道横截面形状相同。在本专利技术中，所述高位排沙孔和低位排沙孔进口处孔道横截面尺寸优选大于所述高位排沙孔和低位排沙孔出口处孔道横截面尺寸，对于两者尺寸相差的程度没有特殊的限定，本领域技术人员根据孔道流线进行设置即可。在本专利技术中，所述高位排沙孔的高程通过式III得到：D＝A+B+C式III。在本专利技术中，所述式III中D为所述高位排沙孔的高程；所述式III中A为所述低位排沙孔的高程。在本专利技术中，所述式III中B为孔前允许淤沙高度，所述孔前允许淤沙高度为15～30m，优选为20～25m。在本专利技术中，所述式III中C为孔前冲刷深度，所述孔前冲刷深度为2～3m。得到低位排沙孔高程和高位排沙孔高程后，依据所得数据在坝身上设置排沙孔。在本专利技术中，所述高位排沙孔和低位排沙孔进口处优选设置闸门；所述低位排沙孔的闸门优选设置在紧邻上游坝面；所述高位排沙孔的闸门优选设置在低位排沙孔的闸门下游侧。在本专利技术中，所述高位排沙孔和低位排沙孔优选处于同一个坝段，位于坝体中部；能够最大效率地排出库区泥沙。在本专利技术中，所述低位排沙孔和高位排沙孔的孔道优选平行，所述低位排沙孔优选位于高位排沙孔的正下方，可充分发挥高位排沙孔对低位排沙孔的保护作用。在本专利技术中，所述高位排沙孔与低位排沙孔的孔道在后部连通，共用一个出口。在本专利技术中，所述高位排沙孔和低位排沙孔的孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，其特征在于，所述排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔；所述低位排沙孔的高程通过式I得到：A＝H死水位‑Hz‑h/2     式I；式I中：A为所述低位排沙孔的高程，H死水位为死水位高程，h为所述低位排沙孔出口处孔道高度，Hz为自由出流时低位排沙孔口中心处的作用水头；所述Hz通过式Ⅱ得到：

【技术特征摘要】
1.一种高含沙河流坝身排沙孔的设置方法，其特征在于，所述排沙孔包括高位排沙孔和低位排沙孔；所述低位排沙孔的高程通过式I得到：A＝H死水位-Hz-h/2式I；式I中：A为所述低位排沙孔的高程，H死水位为死水位高程，h为所述低位排沙孔出口处孔道高度，Hz为自由出流时低位排沙孔口中心处的作用水头；所述Hz通过式Ⅱ得到：式II中：μ为流量系数，g为9.8N/kg，Q为泄流能力，Ak为低位排沙孔出口处孔道横截面面积；所述高位排沙孔的高程通过式III得到：D＝A+B+C式III；式III中：D为所述高位排沙孔的高程，A为所述低位排沙孔的高程，B为孔前允许淤沙高度，所述孔前允许淤沙高度为15～30m，C为孔前冲刷深度，所述孔前冲刷深度为2～3m；根据所述低位排沙孔高程和低位排沙孔高程在坝身上设置排沙孔。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金良，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41