专利名称：一种分级导排河道泥沙的取水方法及设施的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从河水中取水的方法及设施，特别是涉及一种分级导排河道泥沙的取水方法及设施。
背景技术：
在一些其它水源匮乏的地区，只能取用河水或江水，通过水厂净化后供人们的生活用水和工业用水。但河水或江水中含有大量的泥沙和其它污物，在取水之前就需要将水和水中的大量泥沙和污物进行分离处理。目前在多泥沙、粗泥沙和长取水口的工程中，通常采用单一的排沙底孔(排沙闸) 或沉沙池进行排沙，排沙漏斗小，难于覆盖全部取水口。或冲沙孔太靠近取水口，不能有效分离水、沙。排沙用水量很大，但排沙率却很低。或依靠进水口拦污栅拦截污物，污物不能很好的导入下游，需要经常关闭取水口进行人工清污。难于达到理想的效果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种分级导排河道泥沙的取水方法及设施，以提高单位水量的排沙效率，节约水源，不用人工清污，节约人力资源，并可以覆盖全部取水口，从而克服现有技术的不足。本发明的技术方案一种分级导排河道泥沙的取水方法，该方法是利用河道主流导排粗沙和污物；利用低流速水流沉降细沙；利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙之后取水。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述利用河道主流导排粗沙和污物是 在河道边缘设置分沙坎和导水墙，将取水口与河水主流分离；利用分沙坎拦截大部分的粗沙；在分沙坎上设置拦污栅，拦截漂浮在河面上的污物；使粗沙和污物沿着导水墙从排沙闸排入下游。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述分沙坎与导水墙“厂”字形连接，分沙坎的高度低于导水墙高度；分沙坎与河道水流成15-35交角，导水墙与河道水流成0-15 交角；分沙坎长度与取水口长度比为0. 8-1. 5，分沙坎上水深与取水口高度比为1-1.5。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述利用低流速水流沉降细沙是河水通过分沙坎和拦污栅之后进入沉沙池，沉沙池的底面为斜底，沉沙池中的水流速度低于 0. 7m/s。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙是在沉沙池的最低点设置多孔变断面排沙廊道，多孔变断面排沙廊道设有一组进沙孔和排沙廊道；利用水流进入进沙孔时形成的旋流将细沙通过多孔变断面排沙廊道从排沙闸底部排入下游。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述多孔变断面排沙廊道的泄流能力为 150m3/s,平均流速为6m3/S，多孔变断面排沙廊道与河道水流成45-65交角，多孔变断面排沙廊道的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大。前述的分级导排河道泥沙的取水方法中，所述进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道通流断面为进沙孔的4-15倍。根据前述的分级导排河道泥沙的取水方法构建的设施，包括分沙坎、导水墙和取水坝在岸边围成的沉沙池；分沙坎上方设有拦污栅，取水坝的上方设有取水口，在取水坝与导水墙结合处的导水墙内外侧设有共用排沙闸。前述的设施中，所述沉沙池底部设有多孔变断面排沙廊道，多孔变断面排沙廊道上设有一组进沙孔，多孔变断面排沙廊道的通流断面沿出口方向逐渐扩大，进沙孔间距沿出口方向逐渐扩大。前述的设施中，所述分沙坎与导水墙“厂”字形连接，分沙坎的高度低于导水墙高度；分沙坎与河道水流成15-35交角，导水墙与河道水流成0-15交角；分沙坎的长度与取水口的长度比为0. 8-1. 5，分沙坎上水深与取水口的高度比为1-1. 5 ；沉沙池的底面为斜底，沉沙池中的水流速度低于0. 7m/s ；多孔变断面排沙廊道与河道水流成45-65交角，多孔变断面排沙廊道的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大；进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道通流断面为进沙孔的4-15倍。与现有技术相比，本发明通过分沙坎导向和导水墙束水，利用河道主流，将粗沙和污物通过排沙闸或排沙孔导排至下游，分沙比可达到80%-90% ；再通过多孔变断面排沙廊道的导排作用，可拦截99%的泥沙，拦截效果非常好。本发明在某河道的取水工程中应用实验，某河道的水流多年平均含沙量760g/m3， 多年平均悬移质输沙量1490万吨，推移质(指浮在水面或悬在水流上部的污物)70万吨，小于0. 25mm的泥沙占97. 5%，莫氏硬度超过5的颗粒占总重的25%，多为棱角状和半棱角状。 在该河道上根据本发明的方法建造一个引水流量为855m3/S，取水口长度为70m的分级导排河道泥沙的取水设施。通过试验确定了适宜泥沙特点的分沙坎交角、多孔变断面排沙廊道交角、过坎流速、沉沙流速，孔洞尺寸、间距和廊道高度，兼顾水力学和输沙能力两方面的要求，选择廊道泄流能力150m3/S，平均流速6m3/S，可拦截99%以上的泥沙，拦截效果非常好。
图1是本发明的结构示意图2是本发明中多孔变断面排沙廊道的示意图。附图中的标记为1-分沙坎，2-导水墙，3-取水坝，4-沉沙池，5-取水口，6_排沙闸，7-多孔变断面排沙廊道，8-进沙孔。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例。本发明如图1所示，一种分级导排河道泥沙的取水方法，该方法是利用河道主流导排粗沙和污物；利用低流速水流沉降细沙；利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙之后取水。所述利用河道主流导排粗沙和污物是在河道边缘设置分沙坎和导水墙，将取水口与河水主流分离；利用分沙坎拦截大部分的粗沙；在分沙坎上设置拦污栅，拦截漂浮在河面上的污物；使粗沙和污物沿着导水墙从排沙间排入下游。分沙坎与导水墙“厂”字形连接，分沙坎的高度低于导水墙高度；分沙坎与河道水流成15-35交角，导水墙与河道水流成0-15交角；分沙坎长度与取水口长度比为0. 8-1. 5，分沙坎上水深与取水口高度比为 1-1. 5。所述利用低流速水流沉降细沙是河水通过分沙坎和拦污栅之后进入沉沙池，沉沙池的底面为斜底，沉沙池中的水流速度低于0. 7m/s，可以沉降相应粒径的细沙。所述利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙是在沉沙池的最低点设置多孔变断面排沙廊道，多孔变断面排沙廊道设有一组进沙孔和排沙廊道；利用水流进入进沙孔时形成的旋流将细沙通过多孔变断面排沙廊道从排沙间底部排入下游。多孔变断面排沙廊道的泄流能力为150m3/S，平均流速为6m3/S，多孔变断面排沙廊道与河道水流成45-65交角，多孔变断面排沙廊道的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大。所述进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道通流断面为进沙孔的4-15倍。根据前述的分级导排河道泥沙的取水方法构建的设施，包括分沙坎1、导水墙2和取水坝3在岸边围成的沉沙池4 ；分沙坎1用钢筋混凝土建造，分沙坎1上方设有拦污栅9， 取水坝3的上方设有取水口 5，在取水坝3与导水墙2结合处的导水墙2内外侧设有共用排沙闸6。所述沉沙池4底部设有如图2所示的多孔变断面排沙廊道7，由于底部的水流速度很慢，因此廊道不要求很高的抗冲蚀性，采用普通的C40混凝土结构。多孔变断面排沙廊道7上设有一组进沙孔8，多孔变断面排沙廊道7的通流断面沿出口方向逐渐扩大，进沙孔 8间距沿出口方向逐渐扩大。水流自进沙孔8进入廊道既要扩散又要转向，水流在大、小流量下均可形成螺旋流，单位过流量基本均勻，利用变断面排沙廊道形成的螺旋流携带泥沙， 输沙能力达到400-600kg/m3。所述分沙坎1与导水墙2 “厂”字形连接，分沙坎1的高度低于导水墙2高度；分沙坎1与河道水流成15-35交角，导水墙2与河道水流成0-15交角； 分沙坎1的长度与取水口 4的长度比为0. 8-1. 5，分沙坎1上水深与取水口 4的高度比为 1-1. 5 ；沉沙池4的底面为斜底，沉沙池4中的水流速度低于0. 7m/s ；多孔变断面排沙廊道 7与河道水流成45-65交角，多孔变断面排沙廊道7的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大；进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道7通流断面为进沙孔8的4-15倍。
权利要求
1.一种分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于该方法是利用河道主流导排粗沙和污物；利用低流速水流沉降细沙；利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙之后取水。
2.根据权利要求1所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述利用河道主流导排粗沙和污物是在河道边缘设置分沙坎和导水墙，将取水口与河水主流分离；利用分沙坎拦截大部分的粗沙；在分沙坎上设置拦污栅，拦截漂浮在河面上的污物；使粗沙和污物沿着导水墙从排沙间排入下游。
3.根据权利要求2所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述分沙坎与导水墙“厂”字形连接，分沙坎的高度低于导水墙高度；分沙坎与河道水流成15-35交角，导水墙与河道水流成0-15交角；分沙坎长度与取水口长度比为0. 8-1. 5，分沙坎上水深与取水口高度比为1- 1. 5。
4.根据权利要求1所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述利用低流速水流沉降细沙是河水通过分沙坎和拦污栅之后进入沉沙池，沉沙池的底面为斜底，沉沙池中的水流速度低于0. Imfs0
5.根据权利要求4所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙是在沉沙池的最低点设置多孔变断面排沙廊道，多孔变断面排沙廊道设有一组进沙孔和排沙廊道；利用水流进入进沙孔时形成的旋流将细沙通过多孔变断面排沙廊道从排沙间底部排入下游。
6.根据权利要求5所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述多孔变断面排沙廊道的泄流能力为150m3/s，平均流速为6m3/s，多孔变断面排沙廊道与河道水流成 45-65交角，多孔变断面排沙廊道的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大。
7.根据权利要求6所述的分级导排河道泥沙的取水方法，其特征在于所述进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道通流断面为进沙孔的4-15倍。
8.一种分级导排河道泥沙的取水设施，其特征在于包括分沙坎(1)、导水墙(2)和取水坝(3)在岸边围成的沉沙池(4);分沙坎(1)上方设有拦污栅(9)，取水坝(3)的上方设有取水口(5)，在取水坝(3)与导水墙(2)结合处的导水墙(2)内外侧设有共用排沙闸(6)。
9.根据权利要求8所述的分级导排河道泥沙的取水设施，其特征在于所述沉沙池(4) 底部设有多孔变断面排沙廊道(7)，多孔变断面排沙廊道(7)上设有一组进沙孔(8)，多孔变断面排沙廊道(7)的通流断面沿出口方向逐渐扩大，进沙孔(8)间距沿出口方向逐渐扩大。
10.1根据权利要求8或9所述的分级导排河道泥沙的取水设施，其特征在于所述分沙坎(1)与导水墙(2) “厂”字形连接，分沙坎(1)的高度低于导水墙(2)高度；分沙坎(1) 与河道水流成15-35交角，导水墙(2)与河道水流成0-15交角；分沙坎(1)的长度与取水口(4)的长度比为0. 8-1. 5，分沙坎(1)上水深与取水口(4)的高度比为1-1. 5 ；沉沙池(4) 的底面为斜底，沉沙池(4)中的水流速度低于0. 7m/s ；多孔变断面排沙廊道(7)与河道水流成45-65交角，多孔变断面排沙廊道(7)的通流断面沿出口逐渐扩大，进沙孔间距沿出口逐渐扩大；进沙孔间距为孔宽度的2-4倍，多孔变断面排沙廊道(7)通流断面为进沙孔(8)的 4-15 倍。
全文摘要
本发明公开了一种分级导排河道泥沙的取水方法及设施，本发明利用河道主流导排粗沙和污物；利用低流速水流沉降细沙；利用多孔变断面排沙廊道排泄细沙之后取水；其利用河道主流导排粗沙和污物是在河道边缘设置分沙坎和导水墙，将取水口与河水主流分离；利用分沙坎拦截大部分的粗沙；在分沙坎上设置拦污栅，拦截漂浮在河面上的污物；使粗沙和污物沿着导水墙从排沙闸排入下游。本发明通过分沙坎导向和导水墙束水，利用河道主流，将粗沙和污物通过排沙闸或排沙孔导排至下游，分沙比可达到80%～90%；再通过多孔变断面排沙廊道的导排作用，可拦截99%的泥沙，拦截效果非常好。
文档编号E03B3/04GK102277894SQ20101019944
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者严军, 刘其念, 杨志伟, 白学翠, 陈宗卿, 霍红, 龙起煌 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院