一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法及其装置，该方法是在冲砂闸与溢流堰之间设拦石透水导砂墙，将较大粒径的块石拦导在溢流堰一侧，在水动力作用下排泄至下游，水和泥沙穿过该拦石透水导砂墙，泥沙通过冲砂闸排泄至下游，水流通过进水口进入引水发电系统，从而实现对河道水流中石、砂、水的疏导分隔，使石、砂、水各行其道。本发明专利技术实现对河道水流中石、砂、水的疏导分隔，使石、砂、水各行其道。拦石透水导砂墙采用高强度混凝土结构，具有较强的抗撞击破坏能力，在冲沙闸和进水口前形成一道防护屏障，保护冲沙闸和进水口避免大块石直接撞击，提高了枢纽建筑物及运行安全可靠度。且保证发电取水质量，提高发电效益。

A method and device of stone blocking, permeable and sand guiding for hydropower project on a river with more sand and gravel

【技术实现步骤摘要】
一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法及装置
本专利技术涉及一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法及装置，属于水利水电工程

技术介绍
对于高山峡谷区的河流，河道纵坡较陡，泥砂含量丰富，多为推移质，两岸边坡岩体崩塌后易形成规模较大的大粒径固体径流。通常此类多砂石河流上的水电站首部枢纽布置由进水口、冲砂闸、溢流堰(泄水建筑物)及连接坝段等建筑物组成。其中冲砂闸紧靠进水口布置，排泄颗粒较小的推移质泥砂，使进水口做到“门前清”。在现有技术中，由四川希望深蓝电力有限公司申请的专利技术专利(100465381A)公开了一种水电站引水渠排砂构造系统，由主河道拦水坝、分水堤、引水堤、右侧河堤、引水道、引水闸、冲砂道、冲砂闸、主河道拦砂堰、沉砂槽、冲砂盖板、引砂盖板组成。分水堤、引水堤将河道分为主河道、冲砂道和引水道。引水闸和冲砂闸的上游一侧有L形沉砂槽，沉砂槽的一端起始右侧河堤，并与引水闸的方向平行设置，其槽底从右侧河堤的起始端起逐渐向左端倾斜加深，与引水闸平行设置的沉砂槽段上面间隔固定有引砂盖板；沉砂槽的左端，结束于分水堤与冲砂闸处，形成L形沉砂槽，其槽底向冲砂闸倾斜加深，通向冲砂闸的沉砂槽段上面固定有冲砂盖板。该系统排砂干净、彻底，实现排砂自动化。又有，由中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司申请的专利技术专利(105019414B)公开了一种山区水电工程狭窄取水口用复合闸室结构，该方案是将现有技术中弧形结构的冲砂闸室修改为深孔平板冲砂闸室系统，然后再直接在所述的深孔平板冲砂闸室系统的顶部设置有排污溢流堰，从而通过一套闸室体系统，底部实现排砂，顶部实现排污的双重功能，达到显著降低建设成本的目的。同时由于无需大量的增加开挖工作，而且在闸室结构上，将原来制作、安装以及坝体基础修建都较为复杂的弧型闸室系统，改设为制作、安装以及坝体修建都较为简单的平板闸室系统。另外，由四川金原工程勘察设计有限责任公司申请的专利技术专利(107842000A)公开了一种自动冲砂装置，予以解决现有技术中人工冲砂成本高难度大的问题，其包括淤砂集砂池和冲砂管，淤砂集砂池中设置有沉砂板，沉砂板一端设置有配重，淤砂集砂池一侧设置有冲砂闸控制水箱，淤砂集砂池与冲砂闸控制水箱连接的侧壁上设置有进水孔及进水阀，进水阀上连接有进水阀控制臂，进水阀控制臂沿进水孔轴线方向滑动设置，冲砂闸控制水箱底部转动设置有放水阀控制臂，冲砂闸控制水箱中设置有浮漂，冲砂管上设置有冲砂闸。其技术原理主要是将该自动冲砂装置布置在河道旁边取水设施的下游或取水设备上未被淹没的地方，淤砂逐渐沉积在沉砂板上，随着沉积的淤砂数量的增多，淤砂对沉砂板的重力越来越大，当其重力增大至一定程度时，沉砂板转动并带动第一转动轴转动，第一转动轴在第一连杆机构的作用下带动进水阀控制臂滑动使得进水阀远离进水孔，且此时进水阀控制臂与斜面机构分离使得放水阀控制臂在自身重力作用下驱动放水阀靠近放水孔运动并将放水孔密封，水从进水孔进入冲砂闸控制水箱使其内部水位上升，浮漂随之上升，并通过第二连杆机构带动冲砂闸远离冲砂管运动，冲砂管中的水流入淤砂集砂池内对其内部沉积的淤砂进行冲刷，减小泥沙堵塞下游配水管道的概率。由中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司申请的技术专利(209025056U)也对这方面提出了一种排漂闸与冲砂闸结合结构，在闸孔中部设置有溢流堰，溢流堰的堰顶溢流通道为排漂通道，排漂通道设置排漂闸；溢流堰底部与闸底板之间通道为冲砂通道，冲砂通道设置冲砂闸。溢流堰为混凝土结构。闸孔在溢流堰的上游一侧设置有检修闸。该方案通过将排漂闸与冲砂闸在竖直方向结合布置的结构方式，缩短了排漂闸与冲砂闸总宽度，有利于枢纽布置。然而，以上现有技术均未考虑到以下问题：在该类高山峡谷区的河流，不仅泥砂含量丰富，同时也存在一定数量的较大的块石，该类块石易淤堵在冲砂闸和进水口前，导致水电站进水流量减少，甚至完全堵死进水口，造成机组经常停机，无法正常使用，减少水电站发电效益和使用年限，且块石对冲砂闸和进水口等结构造成撞击破坏，威胁建筑物安全。多个实际工程案例表明，在此类水电站枢纽运行管理工作中，需耗费大量人力物力清理块石堆积物，维修损坏的冲砂闸及进水口等建筑物，大大影响发电效益。所以，对于多砂石河流上的水电站工程，现有的枢纽布置方式还存在不足，有待进一步完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为弥补现有技术的不足，提供一种多砂石河流上的水电站枢纽布置方式及拦石透水导砂装置。本专利技术是这样实现的：一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法，该方法是在冲砂闸与溢流堰之间设拦石透水导砂墙，将较大粒径的块石拦导在溢流堰一侧，在水动力作用下排泄至下游，水和泥沙穿过该拦石透水导砂墙，泥沙通过冲砂闸排泄至下游，水流通过进水口进入引水发电系统，从而实现对河道水流中石、砂、水的疏导分隔，使石、砂、水各行其道。其中，前述的拦石透水导砂墙平面轴线顺河势呈弧线布置，起点接冲砂闸与溢流堰之间的隔墩前缘，终点至河道岸坡，对进水口和冲砂闸形成拦石保护屏障。枢纽布置方式为：根据河势及地形地质条件布置进水口、冲砂闸、溢流堰或泄水建筑物及连接坝段，在冲砂闸与溢流堰之间设拦石透水导砂墙；溢流堰(1)堰顶高程与正常蓄水位平齐h1，冲砂闸孔口底高程与原河床平齐h2，进水口底高程h3介于两者之间取h2+(0.2～0.4)×(h1-h2)，拦石透水导砂墙墙顶高于溢流堰堰顶高程0.5m～1.0m。采用该方法形成的多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂装置，包括溢流堰、冲砂闸、进水口及连接坝段，在冲砂闸与溢流堰之间设拦石透水导砂墙，前述的拦石透水导砂墙平面轴线顺河势呈弧线布置，起点接冲砂闸与溢流堰之间的隔墩前缘，终点至河道岸坡；前述的拦石透水导砂墙的墙体结构包括墙体基础和墙身，其中墙体基础采用大体积混凝土结构，墙身采用高强度抗冲耐磨钢筋混凝土结构，在墙身靠近溢流堰一侧设有护面钢板及吸能橡胶垫板，在墙身上布置有透水进砂孔、拦石格栅一和拦石格栅二；其中，透水进砂孔采用圆孔或矩形孔，依孔径大小相间布置，或者呈多列纵列平行布置；前述的拦石格栅一为多格方框结构，设置于墙身上部并位于透水进砂孔上方，前述的拦石格栅二为田字格结构，按纵列与透水进砂孔相间布置，或者布置于透水进砂孔内；前述的拦石格栅一和拦石格栅二的框格结构采用型钢构成。作为一种优选方案，前述的透水进砂孔的下部孔口小于上部孔口，其中，矩形孔孔口宽1m～1.5m，高0.8～1.2m，圆孔直径0.1～0.3m；前述的拦石格栅一和前述的拦石格栅二的格栅孔尺寸小于0.1m×0.1m；在墙身上透水进砂孔、拦石格栅一和拦石格栅二的孔口总面积S大于进水口面积S1及冲砂闸过水面积S2之和的2倍，即S＞2(S1+S2)。作为一种优选方案，前述的墙体基础两侧均设计为斜面，坡度1:0.2～1:0.75。作为一种优选方案，前述的透水进砂孔的孔口边缘采用弧线，孔身为斜坡，坡度5％～10％。作为一种优选方案，前述的护面钢板设置在墙身面层，前述的护面钢板采用锚筋锚固在墙身混凝土里并与墙体钢筋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法，其特征在于：在冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间设拦石透水导砂墙(5)，将较大粒径的块石拦导在溢流堰(1)一侧，在水动力作用下排泄至下游，水和泥沙穿过该拦石透水导砂墙(5)，泥沙通过冲砂闸(2)排泄至下游，水流通过进水口(3)进入引水发电系统，从而实现对河道水流中石、砂、水的疏导分隔，使石、砂、水各行其道。/n

【技术特征摘要】
1.一种多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法，其特征在于：在冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间设拦石透水导砂墙(5)，将较大粒径的块石拦导在溢流堰(1)一侧，在水动力作用下排泄至下游，水和泥沙穿过该拦石透水导砂墙(5)，泥沙通过冲砂闸(2)排泄至下游，水流通过进水口(3)进入引水发电系统，从而实现对河道水流中石、砂、水的疏导分隔，使石、砂、水各行其道。


2.根据权利要求1所述的多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法，其特征在于：所述拦石透水导砂墙(5)平面轴线顺河势呈弧线布置，起点接冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间的隔墩前缘，终点至河道岸坡，对进水口(3)和冲砂闸(2)形成拦石保护屏障。


3.根据权利要求1所述的多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂方法，其特征在于：枢纽布置方式为：根据河势及地形地质条件布置进水口(3)、冲砂闸(2)、溢流堰(1)或泄水建筑物及连接坝段(4)，在冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间设拦石透水导砂墙(5)；溢流堰(1)堰顶高程与正常蓄水位平齐h1，冲砂闸(2)孔口底高程与原河床平齐h2，进水口(3)底高程h3介于两者之间取h2+(0.2～0.4)×(h1-h2)，拦石透水导砂墙(5)墙顶高于溢流堰(1)堰顶高程0.5m～1.0m。


4.一种采用权利要求1-3中任意一项所述方法形成的多砂石河流上的水电站枢纽拦石透水导砂装置，包括溢流堰(1)、冲砂闸(2)、进水口(3)及连接坝段(4)，其特征在于：在冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间设拦石透水导砂墙(5)，所述拦石透水导砂墙(5)平面轴线顺河势呈弧线布置，起点接冲砂闸(2)与溢流堰(1)之间的隔墩前缘，终点至河道岸坡；所述拦石透水导砂墙(5)的墙体结构包括墙体基础(7)和墙身(12)，其中墙体基础(7)采用大体积混凝土结构，墙身(12)采用高强度抗冲耐磨钢筋混凝土结构，在墙身(12)靠近溢流堰(1)一侧设有护面钢板(8)及吸能橡胶垫板(10)，在墙身(12)上布置有透水进砂孔(6)、拦石格栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海建，毕树根，杨双超，韩小妹，马晓攀，陈松滨，
申请(专利权)人：中水珠江规划勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44