專利名稱：一種引水隧洞前池的排砂構(gòu)建的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高水頭水電站的排砂構(gòu)筑領(lǐng)域，特別是水電站引水隧洞前池的排砂構(gòu)建。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的高水頭水電站，在采用引水隧洞引水到電站上方的主引水管入口區(qū)域時(shí)，對隧洞的排砂往往比較困難，這主要是在隧洞與主引水管入口區(qū)域，一般山體的土石工程量不希望太大，不希望在一個(gè)大的前池內(nèi)設(shè)置復(fù)雜的排砂工程建筑，同時(shí)也不希望有人去承擔(dān)排砂操作。這就使得引水中的少量砂粒進(jìn)入主引水管到達(dá)水輪發(fā)電機(jī)，影響水輪發(fā)電機(jī)的壽命。而如果要在引水隧洞與主引水管之間修一個(gè)大的前池排砂工程的話，土石方工程量又太大，運(yùn)行時(shí)還需要人員值守操作，投入的費(fèi)用和運(yùn)行成本都較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是運(yùn)用不大的工程量完成引水隧洞前池的排砂構(gòu)建并且使排砂的任務(wù)能自動完成，不必有人操作。
為了進(jìn)一步地減少水電站引水隧洞中引水的含砂量，提高水輪發(fā)電機(jī)的使用壽命，降低發(fā)電成本和運(yùn)行成本，本發(fā)明在引水隧洞中建造一個(gè)隧洞式前池。該前池串接在引水隧洞和主引水管之間，既引水又自動排砂。這種引水隧洞前池的排砂構(gòu)建由引水進(jìn)口、前池、沉砂槽、間隔蓋板、虹吸蓋板、虹吸管、溢洪堤、溢洪口和主引水管組成。引水進(jìn)口連接前池的進(jìn)水口，前池的出水口連接主引水管；引水進(jìn)口的橫切面積大于主引水管的橫切面積；前池呈隧洞形式，其高度大于引水進(jìn)口和主引水管的高度，其寬度大于引水進(jìn)口和主引水管的寬度；前池的底部順長度方向有沉砂槽，前池底部的其余部分均傾斜于沉砂槽，沉砂槽位于前池底部的中央最低處；沉砂槽中段的底部最低，其前段和后段底部的兩端較高并逐漸向中段傾斜，沉砂槽的中段蓋有虹吸蓋板，虹吸蓋板上固定有虹吸管，沉砂槽的前段和后段上蓋有間隔蓋板，間隔蓋板之間有縫隙，引水及砂粒能夠從間隔蓋板的縫隙中進(jìn)入沉砂槽；與沉砂槽中段虹吸蓋板對應(yīng)的前池洞壁處開有溢洪口，溢洪口的頂部高于前池頂部，溢洪口的下方筑有溢洪堤，溢洪堤的高度比主引水管的頂部高1米以上；虹吸管的進(jìn)水端進(jìn)入虹吸蓋板伸到沉砂槽下部，虹吸管的出水端穿過溢洪堤的上部后向下彎曲，其出水口的管口水平面低于主引水管的管口頂部0.5米以上。
本發(fā)明在進(jìn)水隧洞到達(dá)水輪機(jī)主機(jī)引水管入口的區(qū)域，將隧洞的直徑擴(kuò)大，形成一個(gè)隧洞性質(zhì)的前池區(qū)，由于隧洞直徑擴(kuò)大，使得洞中水流速度大幅減緩，砂礫被沉積到前池區(qū)域內(nèi)，前池的底部開設(shè)沉砂槽，沉砂槽沿前池洞底布局。在側(cè)向一邊的區(qū)域有前池的溢洪口，當(dāng)水輪機(jī)減負(fù)荷或停機(jī)時(shí)，前池水位上升，可從溢洪口排出洪水，同時(shí)又發(fā)生虹吸抽砂作用，有效地防止了隧洞、水輪機(jī)及主引水管受砂礫磨損和受壓損壞。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為揭開頂部的本發(fā)明整體布局鳥瞰示意2為從本發(fā)明軸線中心縱剖的側(cè)面示意3為圖1的A-A剖面示意圖(反時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°)圖4為圖1的B-B剖面示意圖(反時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°)圖5為圖1的C-C剖面示意圖(反時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°)圖6為圖1的D-D剖面示意圖(反時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°)
附圖中1、引水進(jìn)口，2、前池，3、沉砂槽，4、間隔蓋板，5、虹吸蓋板，6、虹吸管，7、溢洪堤，8、溢洪口，9、主引水管，10、消能池，11、前池正常水面，12、溢洪口洞頂。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由引水進(jìn)口1、前池2、沉砂槽3、間隔蓋板4、虹吸蓋板5、虹吸管6、溢洪堤7、溢洪口8和主引水管9組成。引水進(jìn)口1連接前池2的進(jìn)水口，前池2的出水口連接主引水管9；引水進(jìn)口1的橫切面積大于主引水管9的橫切面積；前池2呈隧洞形式，其高度大于引水進(jìn)口1和主引水管9的高度，其寬度也大于引水進(jìn)口1和主引水管9的寬度；前池2的底部順長度方向有沉砂槽3，前池2底部的其余部分均傾斜于沉砂槽3，沉砂槽3位于前池2底部的中央最低處；沉砂槽3中段的底部最低，其前段和后段底部的兩端較高并逐漸向中段傾斜，沉砂槽3的中段蓋有虹吸蓋板5，虹吸蓋板5上固定有虹吸管6，沉砂槽3的前段和后段上蓋有間隔蓋板4，間隔蓋板4之間有縫隙，引水及砂粒能夠從間隔蓋板4的縫隙中進(jìn)入沉砂槽3；與沉砂槽3中段虹吸蓋板5對應(yīng)的前池2洞壁處開有溢洪口8，溢洪口8的頂部高于前池2頂部，溢洪口8的下方筑有溢洪堤7，溢洪堤7的高度比主引水管9的頂部高1米以上，平時(shí)，正常水面11與主引水管9的頂部差不多高，即溢洪堤7的高度超過正常水面11在1米以上；虹吸管6的進(jìn)水端進(jìn)入虹吸蓋板5伸到沉砂槽3下部，虹吸管6的出水端穿過溢洪堤7的上部后向下彎曲，其出水口的管口水平面低于主引水管9的管口頂部0.5米以上。間隔蓋板4之間的縫隙越是靠近虹吸蓋板5處就越窄。溢洪堤7的虹吸管6出水口側(cè)有消能池10。
當(dāng)引水從引水進(jìn)口1到達(dá)前池2時(shí)，洞的截面擴(kuò)大，前池2的底面有沉砂槽3，沉砂槽3是沿著前池2縱向延伸的一條槽溝，上面有間隔蓋板4，前池2的底部在這個(gè)沉砂槽3中段排砂區(qū)的上方，設(shè)立幾根排砂虹吸管6，排砂虹吸管6管徑約φ500，分布排列，由于管徑不大，制作工程量少，分布排列可以多處抽砂，排砂虹吸管6的最高處，同溢洪堤7的堤壩差不多高，其高度高于前池2的正常水位11，達(dá)到前池2最高水位，也即虹吸發(fā)生時(shí)的前池2水面高。當(dāng)因水輪機(jī)減負(fù)荷或停機(jī)時(shí)，前池2水面從正常水面11上升，當(dāng)水面上升并超過溢洪堤7的堤壩高時(shí)，一方面溢洪，一方面虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生，水流可以從虹吸管6抽吸出，抽吸時(shí)將砂礫一起抽出，形成排砂。當(dāng)水面下降到前池2正常水面以下，即水面降到虹吸管6出口處的水平面以下時(shí)，虹吸自動停止，虹吸管6出口比前池2正常水平面11低0.5米以上，這0.5米以上的回差保證了在正常水位11時(shí)，虹吸可以繼續(xù)一段時(shí)間，保證沉砂槽3中的砂礫有較長時(shí)間的排出。
溢洪口8位于虹吸管排列的區(qū)域附近，在溢洪處，洞頂和洞口的空間擴(kuò)大，溢洪口8洞頂高度較高，出口很大，使洪水到來時(shí)溢洪順暢。在溢洪堤7外的消能池10是用于消除虹吸管6排水和溢洪口8排出洪水的沖刷能量，使洪水能量不至于沖毀山體及建筑。這可以根據(jù)山體具體情況設(shè)計(jì)形狀及大小。
沉砂槽3在離虹吸管6遠(yuǎn)處的間隔蓋板4蓋得縫隙較大，使砂礫和水流進(jìn)入順暢，在虹吸管6附近間隔蓋板4蓋得密集，使進(jìn)水很少，這樣，從遠(yuǎn)處進(jìn)入沉砂槽3的水流可以有勁地沖刷沉砂，使砂礫沖到沉砂槽3的中段排砂區(qū)，有利于砂的排出。
由此構(gòu)成的沉砂、匯集、虹吸、排砂是在水電站運(yùn)行過程中因負(fù)荷變動而引起的自動排砂過程，不需要有人介入操作。
權(quán)利要求
1.一種引水隧洞前池的排砂構(gòu)建，它由引水進(jìn)口、前池、溢洪堤和主引水管組成；其特征在于它還有沉砂槽、間隔蓋板、虹吸蓋板、虹吸管和溢洪口；引水進(jìn)口連接前池的進(jìn)水口，前池的出水口連接主引水管；引水進(jìn)口的橫切面積大于主引水管的橫切面積；前池呈隧洞形式，其高度大于引水進(jìn)口和主引水管的高度，其寬度大于引水進(jìn)口和主引水管的寬度；前池的底部順長度方向有沉砂槽，前池底部的其余部分均傾斜于沉砂槽，沉砂槽位于前池底部的中央最低處；沉砂槽中段的底部最低，其前段和后段底部的兩端較高并逐漸向中段傾斜，沉砂槽的中段蓋有虹吸蓋板，虹吸蓋板上固定有虹吸管，沉砂槽的前段和后段上蓋有間隔蓋板，間隔蓋板之間有縫隙，引水及砂粒能夠從間隔蓋板的縫隙中進(jìn)入沉砂槽；與沉砂槽中段虹吸蓋板對應(yīng)的前池洞壁處開有溢洪口，溢洪口的頂部高于前池頂部，溢洪口的下方筑有溢洪堤，溢洪堤的高度比主引水管的頂部高1米以上；虹吸管的進(jìn)水端進(jìn)入虹吸蓋板伸到沉砂槽下部，虹吸管的出水端穿過溢洪堤的上部后向下彎曲，其出水口的管口水平面低于主引水管的管口頂部0.5米以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引水隧洞前池的排砂構(gòu)建，其特征在于所述間隔蓋板之間的縫隙越是靠近虹吸蓋板處就越窄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引水隧洞前池的排砂構(gòu)建，其特征在于所述溢洪堤的虹吸管出水口側(cè)有消能池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種引水隧洞前池的排砂構(gòu)建，由引水進(jìn)口、前池、沉砂槽、間隔蓋板、虹吸蓋板、虹吸管、溢洪堤、溢洪口和主引水管組成。引水進(jìn)口連接前池的進(jìn)水口，前池的出水口連接主引水管，前池的底部順長度方向有沉砂槽，沉砂槽的中段蓋有虹吸蓋板，虹吸蓋板上固定有虹吸管，沉砂槽的前段和后段上蓋有間隔蓋板，與沉砂槽中段虹吸蓋板對應(yīng)的前池洞壁處開有溢洪口，溢洪口的下方筑有溢洪堤；虹吸管的進(jìn)水端進(jìn)入虹吸蓋板伸到沉砂槽下部，虹吸管的出水端穿過溢洪堤的上部后向下彎曲。本發(fā)明解決了水電站主引水管前的排砂溢洪問題，實(shí)現(xiàn)排砂溢洪自動化，有效地防止了隧洞、水輪機(jī)及主引水管受砂礫磨損和受壓損壞。
文檔編號E02B9/02GK1963036SQ200510022028
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者劉永言 申請人:成都希望電子研究所