一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构及沉排沙方法与流程

本发明涉及水利水电工程，尤其涉及一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构及沉排沙方法。

背景技术：

1、山区河流高水头尤其是特高水头水电站的水轮机组对于泥沙较为敏感，若引用流量中泥沙含量较高，常常会造成水轮机等结构严重磨蚀，容易导致频繁停机大修或更换，不仅严重影响电站正常运行，而且增加了电站的运维投入。而实际工程中，山区河流水电站却经常遇到河道狭窄、泥沙量大、水库库容小、泥沙颗粒度高等不利条件。

2、为减少山区高水头电站过机泥沙含量，往往需要在进水口前方设置沉沙池来实现沉沙作用，以减轻水轮机受泥沙磨损的危害，但易造成工程投资高、工程量加大、施工难度高等问题。并且山区河道狭窄，通常没有充足的空间来布置地面沉沙池，而地下沉沙池则地质风险大、投资高，且沉沙效果并不显著。有些水电站工程选择在多沙季节减少机组运行数量，以减少沉沙池的规模，但会降低发电量。

3、因此，研发一种既可以使水库保持电站日调节所需的有效库容，又可以满足电站厂房内水轮机组结构稳定性的要求，还可以减少工程投资及工程量且施工难度小的进水口结构是十分有必要的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，该结构无需设置沉沙池结构，在保持有效库容的同时，又可以满足电站厂房内水轮机组结构稳定性的要求，还节省投资、减少工程量、降低施工难度。

2、本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种采用所述一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构进行沉沙和排沙的方法。

3、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，包括大坝和电站进水口，所述电站进水口位于大坝的一侧，并与大坝构成夹角，所述大坝设有溢洪道，电站进水口位于溢洪道上游，溢洪道的底部设有底孔，所述电站进水口的底部设有挡沙坎，挡沙坎和电站进水口的底板高出所述溢洪道的底孔；电站进水口前缘与大坝轴线构成109°-115°的夹角。

4、所述溢洪道的顶部在位于底孔的上方设有表孔。

5、所述底孔安装有闸门。

6、所述底孔和表孔分别安装有闸门。

7、还包括引水渠，所述引水渠设置在溢洪道上游远离所述电站进水口一侧。

8、还包括束水墙，所述束水墙弯道角度为59-75°。

9、所述电站进水口还包括进水塔、混凝土控制段、拦污栅和闸门，多个进水塔通过混凝土控制段相互隔开，拦污栅安装在混凝土控制段下端进水口的上游侧，闸门安装在混凝土控制段下端进水口内。

10、所述进水塔与电站进水口的底板呈75-85°夹角。

11、所述大坝、溢洪道、电站进水口顶板高程一致。

12、一种采用所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构的沉排沙方法，包括以下步骤：

13、s1. 将电站进水口布置在溢洪道右侧上游10-20米处，采用岸坡式侧向进水，电站进水口与大坝构成109°-115°的夹角；

14、s2. 在满足水库淹没深度的前提下，抬高挡沙坎的高程，使溢洪道底孔与电站进水口底板之间的高差不少于15米；

15、s3. 壅水沉沙；溢洪道的底孔和表孔关闭，携带泥沙的水流进入坝前水库后，粒径大于0.1mm的粗颗粒泥沙经水库壅水沉沙而自然沉降，电站进水口引取表层含沙量少的库水；

16、s4. 敞泄排沙；当主汛期入库流量大于阈值流量时，电站停止发电运行，开启溢洪道全部溢洪道底孔与溢洪道表孔的闸门先降低水位放空一定的库容量，随后利用溢洪道的底孔进行敞泄排沙。

17、本发明有如下有益效果：

18、1、电站进水口位于大坝的一侧，并与大坝构成夹角，使水库具有较好的沉沙效果，挡沙坎和电站进水口的底板高出所述溢洪道的底孔，通过设置挡沙坎，使溢洪道的底孔与电站进水口底板具有高差，以引取表层含沙量少的库水，从而可取消设置沉沙池结构。该结构无需设置沉沙池结构，在保持有效库容的同时，又可以满足电站厂房内水轮机组结构稳定性的要求，还节省投资、减少工程量、降低施工难度。

19、2、水库沉沙效果显著，水库底部含沙量高的底层水由溢洪道底孔敞泄排沙，每年仅需进行一次敞泄排沙，既可保持电站日调节所需的有效库容，又可以满足高水头机组过流部件对水流泥沙含量的要求，减少了对过流部件的磨蚀，提高机组运行效率，保证电站能持久发挥经济效益。

20、3、在山区河流泥沙量大、施工场地受限的水电站工程中，本发明具有显著的节省投资、降低工程量、减小施工难度等方面的优势。

技术特征：

1.一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，包括大坝（1）和电站进水口（3），其特征在于，所述电站进水口（3）位于大坝（1）的一侧，并与大坝（1）构成夹角，所述大坝（1）设有溢洪道（2），电站进水口（3）位于溢洪道（2）上游，溢洪道（2）的底部设有底孔（22），所述电站进水口（3）的底部设有挡沙坎（31），挡沙坎（31）和电站进水口（3）的底板高出所述溢洪道（2）的底孔（22）；所述电站进水口（3）与大坝（1）构成109°-115°的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述溢洪道（2）的顶部在位于底孔（22）的上方设有表孔（23）。

3.根据权利要求1所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述底孔（22）安装有闸门。

4.根据权利要求2所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述底孔（22）和表孔（23）分别安装有闸门。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：还包括引水渠（21），所述引水渠（21）设置在溢洪道（2）上游远离所述电站进水口（3）一侧。

6.根据权利要求5所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：还包括束水墙（25），束水墙弯道角度为59-75°。

7.根据权利要求1所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述电站进水口（3）还包括进水塔（32）、混凝土控制段（33）、拦污栅（34）和闸门，多个进水塔（32）通过混凝土控制段（33）相互隔开，拦污栅（34）安装在混凝土控制段（33）下端进水口的上游侧，闸门安装在混凝土控制段（33）下端进水口内。

8.根据权利要求7所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述进水塔（32）与电站进水口（3）的底板呈75-85°夹角。

9.根据权利要求1所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构，其特征在于：所述大坝（1）、溢洪道（2）、电站进水口（3）顶板高程一致。

10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构的沉排沙方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种取消沉沙池的高水头水电站进水口结构及沉排沙方法，包括大坝和电站进水口，所述电站进水口位于大坝的一侧，并与大坝构成夹角，所述大坝设有溢洪道，电站进水口位于溢洪道上游，溢洪道的底部设有底孔，所述电站进水口的底部设有挡沙坎，挡沙坎和电站进水口的底板高出所述溢洪道的底孔。电站进水口位于大坝的一侧，并与大坝构成夹角，使水库具有较好的沉沙效果，通过设置挡沙坎，使溢洪道的底孔与电站进水口底板具有高差，以引取表层含沙量少的库水，从而可取消设置沉沙池结构。该结构无需设置沉沙池结构，在保持有效库容的同时还节省投资、减少工程量、降低施工难度。

技术研发人员：郑震,何雄飞,石砾,冯建江,刘玉玺,赵春涛,姚德生,李庆铁,王朝江,陈佳佳,梁洪源,黄森林,宗辉璞,胡天龙,张桂轲,张亚琦,林智敏,朱峰
受保护的技术使用者：中能建国际建设集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13