在讨论开敞式进水口的防沙设施时,需要指出,它与河流的水文、泥沙、河型、地貌等条件密切相关。每一条 河流和每 一项工程都有自己的特点和具体情况,也有与之相适应的防沙布置方案,因此要得到一 种普遍适用的防沙布置形式是很困难甚至不可能的。在设计多沙河流大中型引水工程时,一般是光调查研究河流的水文、泥沙、地形和地质等自然条件,并参考已有工程的经验,通过分析计算初步拟定若干防沙布置方案,然后根据大量水工和泥沙模型试验,进行方案比较和论证,最终确定防沙设施的布置和尺寸。
1)根据不同的来水来沙情况,合理运用拦河闸排沙防沙。在工程实践中多采用以下的运行方试:
洪水期推移质来量大,宜多开启拦河闸孔,降低水位大排大泄,水流携带的推移质外,还要把中小水期间淤存在库区的泥沙也排往下游,同时刷出库容供重新淤积之用。由于此时引水 “分流比” 小,推移质对进水口的威胁并不 大;特别当枢纽位于弯段时,因闸前纵向流速很大,横向环流作用强烈,推移质将远离凹岸进水口而由凸岸闸孔排走。
中流量时,拦河闸孔一部分开启,水位有所塑高,推移质有排有淤,但因此时引水分流比大,底沙易进入进水口,需设置防沙设施保护。
小流量时,拦河闸全关,抬高闸前水位运行,推移质淤于库区。为使淤沙洲 失不接近进水口,需使洪水期刷出的库容足以容纳“淤沙期”的来沙量。
2) 采取多种防沙设施,防止推移质进入进水口 :
进水口既然引水,就有可能引入泥沙。在同一条件下分流比愈大 分沙比也愈大。
关键问题是要促使水沙分离,引入“清水” 而排除底沙。
从理论上说,由于冲沙闸一般布置在原床河深槽位置,因此其底板高程应比拦河闸略低,特别对弯曲河段更是 如此(凹岸河床高程低)。但在实际工程中,为简化计多使二者为同 一高程。
实践证明,正确地选择闸底板高程是引水枢纽设计的一个重要问题。如果底板偏高。会使下游冲刷加剧,而且 对闸前排沙不利;但如偏低,又会引起下游淤积,最终仍会影响到闸前排沙防沙的效果。根据各地引水枢纽的运行经 验,在确定闸底板高程时需考虑多种因素。
束水墙的墙顶应高出闸前冲沙水位 ,以利“束水攻沙”,长度则一 般应达到并超过进水口的上游端。
束水墙除起“束水”作用外,在洪水期由于其前端的“顶流”作用,可促使推移质更快地向凸岸各闸孔输移,提高弯道环流排沙的效果。此外,也可采用大洪水期关闭冲沙闸,使冲沙槽内形成流速较小的“相对静水区”,此时更有利于弯道环流排沙和防止推移质进入进水口。
( 1 ) 为了顺畅排沙,槽内冲沙流速至少应大于最大推移质的起动流速,以免落淤。
( 2 ) 槽内流速应沿程比较均匀,为此宜前宽后窄呈“ 喇叭口”形,以适应进水口沿程取水后槽内流量渐减的情况。
(3)在平面上可以布置成直线形或曲线型,后者对防沙更有利。
( 4 ) 有的工程对冲沙槽输沙能力进行校核,使其大于进入槽内的来沙量 。
( 5 ) 为了增大排沙防沙效果,可以在槽内布置潜没分水墙、导沙坎,特别对多冲孔沙闸的情况采用更为普遍。
( 6 ) 在一 般情况下,为了增加开启冲沙闸的机会和冲沙的次数,冲沙闸的宽度以小一 点为好,因此当计算冲 沙流量较大时,可以分成两孔或更多。