一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多沙河流大中型水库，特别涉及一种用于解决汛期降水排沙导致后汛期蓄水不足问题的水库，属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B1/00，E02B 3/02。本发明专利技术通过在水库中修建“汛期蓄水排沙分离系统”，将单一库区分隔成蓄水区、排沙区和调节区，三者通过橡胶坝组群连通。蓄水区长期存蓄清水，排沙区降水冲刷时可保证蓄水区仍储有一定量的备用水资源；利用调节区，可以方便、灵活地将调用蓄水区或排沙区的清水进行发电，防止排沙区含粗沙水流对电站的损害。本发明专利技术的“汛期蓄水排沙分离系统”系统解决了大中型水库蓄水兴利与泄洪排沙二者之间的矛盾，且不影响水库汛期整体防洪运用。

A Separation System for Water Storage and Sediment Discharge of Large and Medium-sized Reservoirs in Sediment-laden Rivers in Flood Season

【技术实现步骤摘要】
一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统
本专利技术涉及一种多沙河流大中型水库，特别涉及一种用于解决汛期降水排沙导致后汛期蓄水不足问题的水库，属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B1/00，E02B3/02。
技术介绍
我国大中型水库数目多，分布范围广，在发电、灌溉、供水和防洪等方面发挥着巨大的作用。然而随着时间的推移，很多多沙河流大中型水库由于严重泥沙淤积导致兴利库容减小，蓄水兴利能力减弱，造成雨洪资源无法有效利用。若采用机械清淤技术手段将已经淤积在库内的泥沙全部排出，不但费用高，而且历时长。目前，大中型水库主要通过汛期低水位运行或空库迎汛的方式利用汛期洪水排沙减淤。汛期降低水位运行，虽然有利于水库排沙，但是却影响了库区后汛期蓄水，进而影响水库功能的发挥，从而诱发了大中型水库泄洪排沙与库区蓄水二者之间的矛盾。同时，由于靠近电站进水口处往往淤积大量粗颗粒泥沙，发电引水时，这部分淤积泥沙进入水电站，对水轮机磨蚀严重。目前，多沙河流大中型水库还没有通过在坝前库区内修建蓄水区长期存蓄清水，调节区调节电站引水，同时排沙区降水排沙修复库容的先例。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足，提供了一种施工方便、成本较低、安全性高的汛期蓄水排沙分离系统，可有效减少库区泥沙淤积的同时，显著增加多沙河流大中型水库的有效库容，提高水库后汛期蓄水，有助于水库功能的发挥。本专利技术的技术解决方案是：一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统，包括大坝和位于水库库区内的挡水坝，所述大坝上设有电站进水口和泄洪排沙建筑物；所述大坝与所述挡水坝将水库库区分隔成三部分：由所述大坝与所述挡水坝围成的不包含所述电站进水口和泄洪排沙建筑物在内的封闭式库区为蓄水区；由所述大坝与所述挡水坝围成的包含所述电站进水口在内的封闭式库区为调节区；其余水库库区为排沙区，所述大坝的泄洪排沙建筑物位于所述排沙区内。在所述调节区周围的三条挡水坝上各设置至少一道橡胶坝，在所述蓄水区与所述排沙区之间的挡水坝上设置至少三道橡胶坝；所述橡胶坝的橡胶坝坝袋之间以及与相邻所述挡水坝之间设有混凝土连接桩。所述挡水坝的坝顶高程与所述大坝的正常蓄水位相同；所述橡胶坝坝袋充气或充水后的顶部高程与所述挡水坝的坝顶高程相同。本专利技术的多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统，具有以下几项专利技术点：(1)“汛期蓄水排沙分离系统”的修建使传统单一库区被分隔成蓄水区、排沙区和调节区，三者通过橡胶坝组群进行连通；蓄水区长期存蓄清水，排沙区降水冲刷时可保证蓄水区仍储有一定量的备用水资源，即减少了单一库区整体水位降低造成大量水资源的浪费，又对降水后上游来水减少提供了备用水源。调节区可以方便、灵活地将调用蓄水区或排沙区的清水进行发电，一劳永逸地防止排沙区含粗沙水流对电站的损害。“汛期蓄水排沙分离系统”系统解决了大中型水库蓄水兴利与泄洪排沙二者之间的矛盾，且不影响水库汛期整体防洪运用。(2)汛期泄洪时，开启泄洪排沙建筑物闸门，排沙区洪水拉沙，泥沙淤积体通过泄洪排沙建筑物排出库区，排沙区有效库容逐年增加；蓄水区由于主要存蓄清水，泥沙淤积较少，可通过人工清淤方法排出；“汛期蓄水排沙分离系统”修造方便，经济实用，解决了多沙河流大中型水库整体清淤费用高、历时长的难题。(3)汛期过后，传统单一库区整体水位较低，将影响发电、灌溉等功能的充分发挥；修建“汛期蓄水排沙分离系统”后，通过调整调节区的橡胶坝高度，电站可从蓄水区直接引用存蓄的清水发电，并向下游供水灌溉，同时防止粗沙过机。通过调节区的巧妙设计，在排沙区水位高、含沙量低、水体满足过机要求时，电站优先从排沙区引水发电。(4)在坝前库区设计“汛期蓄水排沙分离系统”，显著降低了工程施工对地形条件的依赖性，施工更加安全便捷，同时减少坝前泥沙淤积对电站引水、城市供水的影响；采用橡胶坝组群连通蓄水区、排沙区和调节区，经济实用，操控效率高。本专利技术的“汛期蓄水排沙分离系统”，在保证有效恢复淤损水库库容的同时，防止粗沙过机，维护电站机组安全性能，显著提高了库区水资源的利用率，且原理简单、操作方便、安全可靠、经济实用，对多沙河流大中型水库蓄水减淤具有较高的实用价值。附图说明图1是本专利技术的“汛期蓄水排沙分离系统”平面布置图；图2是图1的A-A剖视图；图3是图1的B-B剖视图；图4是图1的C-C剖视图(橡胶坝坝袋充气或充水状态)；图5是图1的C-C剖视图(橡胶坝坝袋排气或排水状态)；图6是本专利技术采用的橡胶坝在充气或充水状态下的纵断面图；图7是本专利技术采用的橡胶坝在排气或排水状态下的纵断面图。其中，1为大坝，2为电站进水口，3为泄洪排沙建筑物，4为泄洪排沙建筑物闸门，5为挡水坝，6为混凝土连接桩，7为橡胶坝坝袋，8为混凝土连接柱，9为锚固装置，10为蓄水区，11为橡胶坝A，12为橡胶坝B，13为橡胶坝C，14为橡胶坝D，15为橡胶坝E，16为橡胶坝F，17为排沙区，18为调节区。具体实施方式以下结合附图详述本专利技术。一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统，包括大坝1和位于水库库区内的挡水坝5，所述大坝1上设有电站进水口2和泄洪排沙建筑物3，在所述泄洪排沙建筑物3上设有泄洪排沙建筑物闸门4。所述大坝1与所述挡水坝5将水库库区分隔成三部分：由所述大坝1与所述挡水坝5围成的不包含所述电站进水口2和泄洪排沙建筑物3在内的封闭式库区为蓄水区10；由所述大坝1与所述挡水坝5围成的包含所述电站进水口2在内的封闭式库区为调节区18；其余水库库区为排沙区17，所述大坝1的泄洪排沙建筑物3位于所述排沙区17内。所述挡水坝5的坝顶高程与所述大坝1的正常蓄水位相同，不同布置方向的所述挡水坝5在拐角连接处修建混凝土连接柱8。所述挡水坝5上设有多处橡胶坝，所述橡胶坝的橡胶坝坝袋7通过锚固装置9锚固安装在所述挡水坝5顶部，所述橡胶坝坝袋7之间以及与相邻所述挡水坝5之间设置混凝土连接桩6，以达到稳固所述橡胶坝坝袋7的作用。在所述挡水坝5设置橡胶坝坝袋7的地方，挡水坝5的坝顶高程低于挡水坝5其他部位的高程，使所述橡胶坝坝袋7充气或充水后的顶部高程与所述大坝1的正常蓄水位相同。所述混凝土连接桩6、所述橡胶坝坝袋7安装高程、所述混凝土连接柱8以及所述蓄水区10的位置及规模，根据所述大坝1的特征水位、上游水沙条件及库区地质条件等情况，本领域专业技术人员根据实际需求和设计规范可以计算得到，属于现有技术，本专利技术不再赘述。本实施方式中，在所述调节区18周围的三条挡水坝5上各设有一道橡胶坝，分别为橡胶坝A11、橡胶坝B12和橡胶坝C13；在所述蓄水区10与所述排沙区17之间的挡水坝5上设有三道橡胶坝，分别为橡胶坝D14、橡胶坝E15和橡胶坝F16。所述电站进水口2通过所述调节区18可选择从所述蓄水区10或所述排沙区17引水发电。将所述橡胶坝A11的坝袋充气或充水，使其高度升高，所述蓄水区10与所述调节区18隔绝；此时，将所述橡胶坝B12和所述橡胶坝C13的坝袋排气或排水，使其高度降低，所述电站进水口2可直接从所述排沙区17引水发电。将所述橡胶坝A11的坝袋排气或排水，使其高度降低，将所述橡胶坝B12和所述橡胶坝C13的坝袋充气或充水，使其高度升高，所述蓄水区10与所述调节区18连通，所述电站进水口2可直接从所述蓄水区10引水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统，其特征在于，包括大坝(1)和位于水库库区内的挡水坝(5)，所述大坝(1)上设有电站进水口(2)和泄洪排沙建筑物(3)；所述大坝(1)与所述挡水坝(5)将水库库区分隔成三部分：由所述大坝(1)与所述挡水坝(5)围成的不包含所述电站进水口(2)和泄洪排沙建筑物(3)在内的封闭式库区为蓄水区(10)；由所述大坝(1)与所述挡水坝(5)围成的包含所述电站进水口(2)在内的封闭式库区为调节区(18)；其余水库库区为排沙区(17)，所述大坝(1)的泄洪排沙建筑物(3)位于所述排沙区(17)内；在所述调节区(18)周围的三条挡水坝(5)上各设置至少一道橡胶坝，在所述蓄水区(10)与所述排沙区(17)之间的挡水坝(5)上设置至少三道橡胶坝；所述橡胶坝的橡胶坝坝袋(7)之间以及橡胶坝坝袋(7)与相邻所述挡水坝(5)之间设有混凝土连接桩(6)；所述挡水坝(5)的坝顶高程与所述大坝(1)的正常蓄水位相同；所述橡胶坝坝袋(7)充气或充水后的顶部高程与所述挡水坝(5)的坝顶高程相同。

【技术特征摘要】
1.一种多沙河流大中型水库汛期蓄水排沙分离系统，其特征在于，包括大坝(1)和位于水库库区内的挡水坝(5)，所述大坝(1)上设有电站进水口(2)和泄洪排沙建筑物(3)；所述大坝(1)与所述挡水坝(5)将水库库区分隔成三部分：由所述大坝(1)与所述挡水坝(5)围成的不包含所述电站进水口(2)和泄洪排沙建筑物(3)在内的封闭式库区为蓄水区(10)；由所述大坝(1)与所述挡水坝(5)围成的包含所述电站进水口(2)在内的封闭式库区为调节区(18)；其余水库库区为排沙区(17)，所述大坝(1)的泄洪排沙建筑物(3)位于所述排沙区(17)内；在所述调节区(18)周围的三条挡水坝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵连军，武彩萍，来志强，郜国明，吴国英，张文皎，李远发，陈俊杰，朱超，宋莉萱，王嘉仪，潘丽，任艳粉，罗立群，杨文丽，张源，张剑帆，吴香菊，宋宽，吴昕馨，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41