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沉沙槽式取水

2020-04-09 21:00

利用进水闸前的沉沙槽使水流中的粗沙下沉,并由冲沙闸排走,以减少入渠泥沙的一种有坝取水。沉沙槽式取水枢纽主要由壅水坝、进水闸、沉沙槽、冲沙闸等组成。

布置形式

早期的沉沙槽式取水采用图1所示的布置形式。拦河的壅水坝可抬高枯水期水位,以满足取水要求;多余水量及汛期洪水由坝顶溢流下泄。当溢流长度或上游壅水水位受到限制时,可将坝顶溢流改为设闸门控制或改用拦河闸;当河道过宽时,可在溢流坝端建非溢流土坝与河岸连接。进水闸设于岸边用以控制取水流量,引水角(过闸水流流向与河道水流流向的夹角)为90°左右。壅水坝靠进水闸的一端布置冲沙闸,其底板高程应低于进水闸底板。在冲沙闸与壅水坝的连接处设导流墙,其上游段与进水闸上游翼墙间形成断面较大的沉沙槽,与冲沙闸联合运行起沉沙、排沙作用。引水时,冲沙闸关闭,槽内产生壅水,流速降低,泥沙下沉;当槽内泥沙淤至一定厚度影响沉沙时,开闸冲沙,这时为避免跃移底沙进入渠道,需关闭进水闸。洪水期可利用冲沙闸宣泄部分洪水,使河水主流趋向进水闸以利引水。

图1 沉沙槽式取水枢纽示意图

1—导流墙;2—沉沙槽;3—土坝;4—进水闸;5—冲沙闸;6—壅水坝;7—导流堤

改进措施

建在多沙河流上的沉沙槽式取水,在实际运行中常出现以下问题:①具有90°引水角的进水闸属于侧面取水,由于沉沙槽内的水流急剧转弯而产生强烈的横向环流,会将部分推移质泥沙卷入渠道。②壅水坝上游普遍淤积,在不稳定河道上,当上游泥沙淤至坝顶后,如冲沙闸宽度不够,吸引主流的作用不强,主流将出现摆动而造成引水困难。③水流进入沉沙槽时,由于受到直线形导流墙端的影响而在槽内产生回流、漩涡等,降低了沉沙效果。④引水与冲沙不能同时进行,减小了取水保证率。

为改善沉沙槽的工作,可采取以下措施:①加大沉沙槽及冲沙闸尺寸,采用弧形沉沙槽,以提高沉沙效果。②合理选择引水角,一般采用30°~60°,以减弱引水时产生的环流影响。③槽内设潜没分水墙、导沙坎等改变水流结构,或在沉沙槽底板下设冲沙廊道、冲沙管,使引水与冲沙能同时进行。④结合泄洪,将壅水坝改为拦河闸,以利冲刷上游淤沙,稳定主流。图2所示为采用弧形沉沙槽和改变引水角的沉沙槽式取水的改进形式,经数十年的实际运用,证明其防沙效果显著。

图2 沉沙槽式取水枢纽的改进形式示意图

1—弧形沉沙槽;2—导流墙;3—导沙坎;4—壅水坝;5—冲沙闸;6—进水闸;7—干渠

沉沙槽式取水最早建于印度,又称印度式渠首。由于布置简单,施工、管理方便,得到广泛应用。在中国,李仪祉于20世纪30年代初首先在陕西省建成沉沙槽式灌溉渠首,其后,沉沙槽式取水,特别是各种改进形式,在中国不少地区使用。

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