技术领域
[0001] 本
发明属于水利
水电工程、供水工程的技术领域，更具体涉及一种滚
水坝内置沉沙池的新型结构，特别适用于狭窄、陡峻、多泥沙的偏僻山区河流上兴建的引水式电站低坝取水口或供水工程取水口。
背景技术
[0002] 在狭窄的河道上布置水电站枢纽，常常因为河道来流量大、泄洪
建筑物尺寸大，从而导致各个建筑物在河道上布置得很拥挤，要么在立面上增加拦河大坝等各建筑物的高度，要么在平面上增加泄洪建筑物过流断面的尺寸，这就会使得整个枢纽工程量增加，工程造价也相应增加。在陡峻偏僻的山区河流上建造拦河大坝，由于洪水峰高量大、陡长陡落，为了方便管理，一般采取低堰滚水坝的结构型式。在多泥沙山区河流上建造水电站，一般需要在取水口上游进口增设沉沙池，而沉沙池通常与拦河大坝分开布置，且因池内流速低、尺寸大，如果设置独立的地面沉沙池，不仅会让首部枢纽占地面积更大，布置更加困难，而且也将会使得工程量更进一步加大，工程投资也会大大升高，若设置洞内沉沙池，因为洞挖工程量大，施工难度大，工程造价同样不菲。为了有效节省投资，就需要寻找新型沉沙池与低堰滚水坝的结构型式，以优化调整枢纽布置；若采取沉沙池与低堰滚水坝相结合的组合结构型式，将不仅具有沉沙池有效沉沙、滚水坝蓄水发电、雨季泄洪量大的优点，而且极大地减少占地面积，更多地节省工程量，大大地降低造价。
[0003] 因此，一种滚水坝内置沉沙池的新型结构是十分必要的，也将具有十分重要的理论与现实意义。
发明内容
[0004] 针对上述
现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种滚水坝内置沉沙池的新型结构，尺寸较小、布置紧凑、结构较优、泄量不变、工程量小、造价更低。
[0005] 为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
[0006] 本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构，具有内置沉沙池滚水坝，所述内置沉沙池滚水坝包括滚水坝和坝内沉沙池，位于河床中央，用于在雨季洪水期泄放洪水流量、引取库水通过滚水坝迎水面上的拦沙取水孔口进入坝内沉沙池沉淀水中悬移质泥沙；所述滚水坝一侧的导墙布置在河岸一侧，所述滚水坝的导墙上设有与所述坝内沉沙池相通的墙内冲沙孔，用于定期排走坝内沉沙池的淤沙；所述滚水坝的另一侧设有泄洪拉沙闸，用于在超标洪水期泄洪拉排滚水坝前的拦沙取水孔口处以推移质为主的泥沙、并定期泄洪排沙；所述坝内沉沙池的出水一侧、泄洪拉沙闸的下部设有发电取水口渐变段，用于引取坝内沉沙池的清水经引水道进入
发电厂进行发电。
[0007] 其中，滚水坝是一种适应于
支撑在承载
力符合要求的坝基面上的泄洪溢流拦河低坝，根据现场条件，泄洪溢流堰面可以设计成实用堰或宽顶堰等，堰面不设闸
门控制，便于运行管理。发电取水口渐变段是连接坝内沉沙池的出水口与发电取水口的渐变过渡段，库水中的悬移质沉积在坝内沉沙池中的若干条沉沙槽内，池中清水经坝内沉沙池末端的出口流经发电取水口渐变段，引入引水道，驱动厂内机组发电。
[0008] 进一步的，所述滚水坝的溢流堰面为实用堰，滚水坝内还设置有位于溢流堰面和坝内沉沙池之间的坝内廊道；所述坝内廊道分别与滚水坝一侧的导墙内的第一进人竖井和滚水坝另一侧的泄洪拉沙闸的闸墩内的第二进人竖井相通。
[0009] 优选的，所述滚水坝的坝体迎水面还设有用于封堵所述拦沙取水孔口的坝前叠梁门系统；所述坝前叠梁门系统主要由叠梁门、门槽、启闭设备组成。
[0010] 进一步的，所述第一进人竖井与第二进人竖井的顶部均开设有竖井进
人孔，所述第一进人竖井与第二进人竖井内均设有自所述竖井进人孔延伸至坝内廊道的第一进人孔爬梯，用于工作人员巡视、检修通行。
[0011] 进一步的，所述滚水坝一侧的导墙内于墙内冲沙孔的上方设有第三进人竖井，所述第三进人竖井的顶部设有墙内进人孔，所述第三进人竖井内设有自所述墙内进人孔延伸至墙内冲沙孔的第二进人孔爬梯，用于检修人员通过墙内冲沙孔进入到坝内沉沙池。
[0012] 优选的，所述滚水坝的下游侧开有与所述第一进人竖井和第二进人竖井相通的墙内通气孔，用于检修人员在坝内廊道、坝内沉沙池内进行巡视时通
风呼吸换气；所述墙内通气孔向下倾斜，用于防止雨水灌入；所述墙内通气孔将坝内廊道、坝内沉沙池、拦沙取水孔口、墙内冲沙孔、发电取水口渐变段连通进行补气。
[0013] 具体的，所述泄洪拉沙闸包括挡
水闸体、泄洪拉沙闸孔、泄洪拉沙闸门，用于泄洪排走坝前堆积的推移质和粗颗粒悬移质。
[0014] 进一步的，所述叠梁门为由多
块钢门逐块
叠加而成的平面挡水结构；所述门槽在滚水坝前预埋槽钢而成，用于对所述叠梁门进行就位引导。所述墙内冲沙孔内设有启闭墙内冲沙孔的墙内闸
阀，所述发电取水口渐变段内设有用于关闭发电取水口渐变段的出口闸门。
[0015] 另外，所述竖井进人孔处设有墙顶盖板，该墙顶盖板由
混凝土预制而成或由钢材制作而成；所述墙内进人孔处设有密封盖板，该密封盖板为钢质安全盖板。
[0016] 通过采取上述的技术措施，最关键的部件是坝前拦沙取水孔口在长期运行过程中会遭淤堵，滚水坝内的沉沙池在检修时的封堵，主要解决的技术问题是：在大坝一侧设置泄洪拉沙闸进行定期泄洪，冲走在坝前堆积的推移质与粗颗粒悬移质以解决坝前淤积。同时，在运行过程中，对于随库水进入沉沙池并在池内沉积的细颗粒悬移质，将大坝另一侧的墙内冲沙孔中的墙内闸阀定期打开，冲走沉积在沉沙池内的淤沙；在检修过程中，启动坝前的叠梁门系统，首先利用坝顶启闭机通过预留闸门槽将叠梁闸门一扇一扇吊入门槽就位，将坝前拉沙取水孔封堵，同时，控制墙内冲沙孔启闭的闸阀处于封闭状态，将沉沙池内积水利用水
泵抽干，即可对沉沙池进行检修。
[0017] 本发明与现有技术相比，本发明至少具有以下优点和有益效果：
[0018] 1、采取沉沙池与低堰滚水坝相结合的组合结构型式，将不仅具有沉沙池有效沉沙、滚水坝蓄水发电、雨季泄洪量大的优点，而且极大地减少占地面积，更多地节省工程量，大大地降低造价。
[0019] 2、改进滚水坝坝体结构，调整沉沙池布置型式，使之两者组合，避免两者分设的缺点，兼具两者优点，节省沉沙池布置空间、枢纽占地面积小、工程量省、投资较少、滚水坝泄流量大、拉沙效果好、沉沙效果优。
[0020] 3、滚水坝内置沉沙池的新型结构，与地面沉沙池相比，占地面积更少，工程量更小，造价更低。
[0021] 4、滚水坝内置沉沙池的新型结构，与洞内沉沙池相比，结构简单，施工方便，难度更小，进度更快，工期更短，运行维护与停运检修都更加简单、有效。
[0022] 5、滚水坝内置沉沙池的新型结构，不仅正常情况下能够引水发电，而且雨季泄洪量大，沉沙池沉沙效果也好。
附图说明
[0023] 图1为本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构的上游正视示意图；
[0024] 图2为本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构的平截面示意图；
[0025] 图3为本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构的纵剖面示意图；
[0026] 图4为本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构的岸边导墙的墙内冲沙孔的纵剖面示意图；
[0027] 图5为本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构的泄洪拉沙闸的纵剖面示意图。
[0028] 其中：1—内置沉沙池滚水坝，2—墙内冲沙孔，3—发电取水口渐变段，4—泄洪拉沙闸，5—滚水坝，6—坝内廊道，7—坝内沉沙池，8—拦沙取水孔口，9—坝前叠梁门系统，10—叠梁门，11—门槽，12—墙内冲沙槽，13—墙内闸阀，14—竖井进人孔，15—墙顶盖板，
16—墙内进人孔，17—密封盖板，18—第一进人孔爬梯、19—墙内通气孔，20—第二进人孔爬梯。
具体实施方式
[0029] 如图1～5所示，本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构主要包括内置沉沙池滚水坝1、墙内冲沙孔2、发电取水口渐变段3、泄洪拉沙闸4，内置沉沙池滚水坝1包括滚水坝5和坝内沉沙池7，其中，内置沉沙池滚水坝1布置在河床中央，既在雨季洪水期泄放超过堰顶的洪水，也可引取库水通过滚水坝5迎水面上的多个拦沙取水孔口8进入坝内沉沙池7沉淀水中悬移质泥沙；墙内冲沙孔2不仅随着滚水坝5一侧的导墙布置在河岸一侧，而且也与位于滚水坝5内的坝内沉沙池7相通，定期排走坝内沉沙池7的淤沙；发电取水口渐变段3位于坝内沉沙池7的出水一侧、发电取水口的上游、泄洪拉沙闸4的下部，以便引取坝内沉沙池7的清水经引水道进入发电厂房带动水轮发
电机组发电；泄洪拉沙闸4位于滚水坝5的另一侧、发电取水口一侧，不仅可以在超标洪水期泄洪拉排坝前的拦沙取水孔口8处以推移质为主的泥沙，而且也可定期泄洪排沙，同时也起着兼作泄洪导墙的作用。所述发电取水口渐变段3是连接坝内沉沙池7的出水口与发电取水口的渐变过渡段，位于泄洪拉沙闸4的下部，库水中的悬移质沉积在坝内沉沙池7中的若干条沉沙槽内，池中清水经坝内沉沙池7末端的出口流经发电取水口渐变段3，引入引水隧洞进口、隧洞、压力钢管，进入发电厂房，驱动水轮
发电机组发电。所述泄洪拉沙闸4主要由挡水闸体、泄洪拉沙闸孔、泄洪拉沙闸门、通气孔组成，主要用于泄洪排走坝前堆积的推移质和粗颗粒悬移质，属于满足在工程正常运行时的常规组成设施，兹不赘述。
[0030] 本发明的滚水坝5座落在坝基面上，坝体溢流堰面为实用堰，坝内设置有坝内廊道6、坝内沉沙池7，坝前设有拦沙取水孔口8。坝内廊道6位于堰面的下方、坝内沉沙池7的上方之间，坝内廊道6的两端与滚水坝5一侧的导墙内的第一进人竖井与另一侧的泄洪拉沙闸4的闸墩内的第二进人竖井相通，以便于运行巡视、检修通行。坝内沉沙池7位于滚水坝5坝体
腹腔中央，一侧穿过泄洪拉沙闸4与发电取水口渐变段3(引水道取水口)相通，另一侧紧接导墙的墙内冲沙孔2，坝体拦蓄库水通过坝前的拦沙取水孔口8引水至坝内沉沙池7沉淀，引取符合要求的净水再经引水道取水口流入引水道，坝内沉沙池7内沉淀的泥沙定期通过墙内冲沙孔2排除。坝前的拦沙取水孔口8连通坝体上游迎水面水库与坝内沉沙池7，发电用水中的大部分推移质与少部分悬移质被拦沙取水孔口8拦截在滚水坝5前而形成淤积，大部分悬移质则随同发电用水进入坝内沉沙池7。
[0031] 另外，滚水坝5为一种适应于支撑在承载力符合要求的坝基面上的泄洪溢流拦河低坝，根据现场条件，泄洪溢流堰面可以设计成WES、克—奥曲线和宽顶堰等，堰面不设闸门控制，便于运行管理。
[0032] 本发明的坝内廊道6为一种介于滚水坝5的溢流堰面与坝内沉沙池7之间的坝内空腔，将滚水坝5一侧的导墙与另一侧的泄洪拉沙闸4的闸墩内的进人竖井连通，同时，在导墙顶部(第一进人竖井的顶部)与闸墩顶部(第二进人竖井的顶部)分别开设竖井进人孔14，进人竖井与内设有自竖井进人孔14延伸至坝内廊道6的第一进人孔爬梯18，以便于工作人员运行巡视、检修通行。在导墙与闸墩顶部的竖井进人孔14处分别设置墙顶盖板15，在坝内廊道6两端至墙内冲沙孔2、坝内沉沙池7的发电取水口渐变段3的墙内进人孔16处，分别设置密封盖板17。
[0033] 另外，所述坝内沉沙池7为一种布置在滚水坝5内部空腔的沉沙设施，空腔一侧与泄洪拉沙闸4下部的引水道取水口相接，将坝内沉沙池7内的清水引入隧洞、压力钢管进入厂房发电；另一侧与导墙的墙内冲沙孔2相连，滚水坝5的坝体拦蓄库水通过坝前的拦沙取水孔口8，引取库水至坝内沉沙池7沉淀下来，坝内沉沙池7内沉淀的泥沙定期通过墙内冲沙孔2排除。
[0034] 坝前的拦沙取水孔口8为滚水坝5的坝体上游迎水面上设置的取水小孔，库水经坝前的取水小孔引入坝内沉沙池7内，将推移质和粗颗粒悬移质拦截在坝前，细颗粒悬移质泥沙随库水沉积在坝内沉沙池7内。拦沙取水孔口8的直径与数量、孔口流速应满足拦截粗颗粒、沉淀细颗粒的要求，满足引取额定发电引用流量的要求。
[0035] 本发明的坝前叠梁门系统9位于滚水坝5的坝体迎水面，作用是在坝内沉沙池7检修期间封堵坝前的拦沙取水孔口8，主要由叠梁门10、门槽11、启闭设备(图中未示出)组成，当坝内沉沙池7需要检修时，叠梁门10通过门槽11下闸封堵坝前的拦沙取水孔口8，然后排空坝内沉沙池7的空腔积水进行检修。在检修时，分别将墙内冲沙孔2的墙内闸阀13和位于泄洪拉沙闸4下部的发电取水口渐变段3的出口闸门关闭，使得坝内沉沙池7形成封闭空间，然后抽干坝内沉沙池7内的积水，接着打开墙顶盖板15和密封盖板17，检修人员通过进人孔爬梯进入池内进行巡视、检修。所述墙内闸阀13是指为了定期排除坝内沉沙池7的淤沙或对沉沙池检修，而设置的启闭操作控制闸阀。
[0036] 其中，所述叠梁门10为一种由若干独立的钢门逐块横向吊入门槽11就位，叠加而成的一个平面挡水结构。坝内沉沙池7检修时，叠梁门10先通过门槽11下闸封堵滚水坝5前的拦沙取水孔口8，再排空坝内沉沙池7的空腔积水进行检修。所述门槽11为采用在滚水坝5前预埋槽钢而成的对叠梁门10的就位引导设施，叠梁门10通过坝顶的启闭设备来起吊与下闸叠梁门10等操作，以控制叠梁门10的启闭工作状态。所述启闭设备为由叠梁门10通过门槽11进行启闭的常用操作设备系统，一般采用
汽车吊或
履带吊，也可采用其它型式的启闭机，如卷扬机等，通常启闭机布置在坝顶，并支承在坝顶的板梁柱、预埋件等结构上，这里无需赘述，也不予以专门编号。
[0037] 在墙内冲沙孔2处设置有墙内冲沙槽12，为使坝内沉沙池7中的水平顺的通过滚水坝5而设置在岸边实体导墙内的空腔，与布置于滚水坝5内的坝内沉沙池7相通，定期排走坝内沉沙池7内沉积的淤沙。
[0038] 本发明中的竖井进人孔14是指为了方便人员进入滚水坝5内进行运行巡视与检修通行，并在坝顶至坝内廊道6之间设置有第一进人竖井和第二进人竖井，在竖井进人孔14处设置墙顶盖板15，在第一进人竖井和第二进人竖井内预埋第一进人孔爬梯18，方便人员出入。其中，所述墙顶盖板15为在滚水坝5的河岸导墙顶部或泄洪拉沙闸4的闸墩顶部的竖井进人孔14上设置的一种通行安全盖板，可以是由混凝土预制而成，也可以是由钢材制作而成。
[0039] 本发明中的墙内进人孔16是指为了方便运行人员从坝内廊道6进入坝内沉沙池7内进行运行巡视与检修通行，在坝内廊道6与坝内沉沙池7之间设置有第三进人竖井，在墙内进人孔16处设置密封盖板17，在第三进人竖井内预埋第二进人孔爬梯20，方便人员出入。其中，所述密封盖板17为在进入坝内沉沙池7的第三进人竖井与坝内廊道交汇处而设置的一种钢质安全盖板，在运行期间盖板是密封的，以防坝内沉沙池7被库水充满而被顶起，出现安全威胁，在检修期间打开密封盖板，以方便人员通过竖井出入坝内沉沙池。本发明中的进人孔爬梯包括从导墙顶部或泄洪拉沙闸的闸墩顶部至坝内廊道6的第一进人孔爬梯18，再从坝内廊道6至坝内沉沙池7底的竖井混凝土内设置的第二进人孔爬梯20，以方便运行人员的巡视与检修人员的通行。
[0040] 在本发明中，在滚水坝的下游侧开有与所述第一进人竖井和第二进人竖井相通的墙内通气孔19，开设墙内通气孔19是指为了方便在坝内廊道6进行巡视、坝内沉沙池7内进行检修的人员而在墙内设置的
通风呼吸换气、运行补气孔，墙内通气孔19利用进人竖井连通了坝内廊道6、坝内沉沙池7、拦沙取水孔口8、墙内冲沙孔2和发电取水口渐变段3，墙内通气孔19的出口布置在下游，并向下倾斜，以防雨水灌入。
[0041] 本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构，改进了滚水坝坝体结构，调整沉沙池布置型式，使之两者组合，避免两者分设的缺点，兼具两者优点。与地面沉沙池相比，占地面积更少，工程量更小，造价更低；与洞内沉沙池相比，结构简单，施工方便，难度更小，进度更快，工期更短，运行维护与停运检修都更加简单、有效；同时，正常情况下引水发电，雨季泄洪量大，沉沙池沉沙效果好。本发明不仅将在水利水电工程领域有着广泛的应用，也将会用在
土木工程、建筑工程、市政工程、供水工程等领域中，本发明的滚水坝内置沉沙池的新型结构将具有较为广阔的发展与应用前景。
[0042] 本发明不受上述
实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种诸如尺寸大小与长短形状要求的变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
