DLT5107-1999水电水利工程沉沙池设计规范.pdf 59页

'P59备案号:J17-2000OL中华人民共和国电力行业标准DL/T5107一1999水电水利工程沉沙池设计规范Specificationsondesigningsandbasinofhydropowerandwaterconservancyprojects2000一02一24发布2000一07一01实施中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 中华人民共和国电力行业标准PDL/T5107一1999水电水利工程沉沙池设计规范Specificationsondesigningsandbasinofhydropowerandwaterconservancyprojects主编单位:国家电力公司成都勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会批准文号:国经贸电力[20001764号冲月电14么眠社2000北京 DL/T5107-1999前言本规范是按照原水利水电勘测设计技术标准体系规划，根据原能源部水利部水利水电规划设计总院(90)水设便字第61号文开展编制工作的。沉沙池的设计涉及水文泥沙、水轮机和水泵、水力学及水工建筑物等多学科、多专业内容，且我国地域辽阔，各流域水沙状况差异较大，水电站与水利工程对沉沙池的要求也有很大的不同，故本规范通过大量调查研究、观测试验、专题研究、专家咨询等工作，反映了我国水电水利行业关于沉沙池设计、运行、观测方面的理论研究与实际应用成果。本规范的附录A、附录B、附录C是标准的附录;附录D、附录E是提示的附录。本规范的提出部门和归口单位为国家电力公司水电水利规划设计总院。本规范的主编单位为国家电力公司成都勘测设计研究院，参编单位为水利部山西水利水电勘测设计研究院、水利部西北水利科学研究所。本规范主要起草人:胡克让、谭伟民、黎运栗、曹鉴湘、李国梁、刘期勇、杨晋营、刘旭东、王仁龙。本规范由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。 1范围本规范规定了沉沙池设计的基本要求，适用于大中型水电水利工程中3级及3级以上用以处理悬移质泥沙的沉沙池建筑物的设计。 2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB50159-92河流悬移质泥沙测验规范SD303-88水电站进水口设计规范 3总则3.0.1为统一水电水利工程引水建筑物中沉沙池设计的技术标准，特制定本规范。3.0.2水电水利工程沉沙池的设置及设计，必须进行技术经济比较。3.0.3沉沙池应进行运行设计，并应与枢纽工程的运行协调一致。3.0.4沉沙池建筑物的设计，应遵守有关的水工建筑物设计标准及规范。 4术语、符号4.1术语4.1.1沉沙他sandbasin用以沉淀挟沙水流中颗粒大于设计沉降粒径的悬移质泥沙，降低水流中含沙量的建筑物。按用途，可分为水电站沉沙池和水利灌溉沉沙池。4.1.2连续冲洗式沉沙池continuousscouringsandbasin在连续供水的同时，将沉落的泥沙连续不断地冲排人下游河道的沉沙池。连续冲洗式沉沙池由上游连接段、工作段、下游连接段、排沙廊道系统等部分组成，如图4.1.2-1-4.1.2-2所不。4.1.3定期冲洗式沉沙池intermittentscouringsandbasin沉沙与冲洗交替进行的沉沙池，即沉沙池淤积到一定程度后，开启冲沙闸进行冲洗，以恢复沉沙池沉沙容积，如图4.1.3所不。4.1.4条渠沉沙池desiltingchannel利用天然洼地，形成长度较长的宽浅土渠沉沙地，淤满后可还耕或清淤后可重复利用，如图4.1.4-1~图4.1.4-2所示。4.1.5T-作长度workinglength沉沙池中用来沉积泥沙的工作段长度。4.1“工作宽度workingwidth沉沙池中用来沉积泥沙的工作段宽度。4.1.7工作深度workingdepth沉沙池正常水位以下至设计泥沙淤积高程之间的水深。4.1.8工作流量workingflow对连续冲洗式沉沙池为引用流量与冲沙流量之和;对定期冲洗式中水电站沉沙池为引用流量，水利工程沉沙池为引用流量与 烈书撰剑洲洲踌卜嘟衡绷引硬冒理粱.阿八舞到套烈翻娜都侧硼隆蛤l为酬崛狱{11F.州鉴侣创食|浦攀娜H巴狱划粥例︸拭食呀侧娜摘洲甲︵N巴.囚[.，寸2.团[.寸田哪渊侧指叫}:侧P-1;;卜为/!rr.、脚健咪一防 栩闷困咧郎姆半阿烈H洲丽急八1巴白蜕，1恶澳拭(忿q那︶书骨﹄困翱召裂斧(的忍.︹寸困昼口泪瞬翩理塑恻台叫箕 (a)(b)(c(a)湖泊型;(b)条带型;(的梭型图4.1.4-1沉沙条渠平面型式2一讲永闸:2渠道3一沉沙条渠;4一节制闸图4.I42梭型沉沙条渠池末底孔排沙流量之和。4.1.4过机多年平均含沙量meanannualsedimentconcentra-tionthroughturbine7 过机多年输沙量与过机多年引水量之比。4.1.10粗粒径含沙量coarsesedimentconcentration大于沉沙池设计最小沉降粒径的悬移质泥沙含沙量。4.2主要符号S,:过机多年平均含沙量;Sp:过机多年平均粗粒径含沙量;H,:水轮机额定水头;fi:大于某粒径级的沉降率;Lw:工作段长度;H=.:沉沙池工作段平均深度。 5设计资料5.1基本资料s.1.1设计应收集以下基本资料:1)地形、地质资料;z)工程所在河段实测悬移质含沙量、颗粒级配(包括分析方法)及水温资料;3)水电站、泵站沉沙池，需收集悬移质泥沙矿物成分和硬度资料;4)沉沙池冲排沙道出口为天然河道时，出口处天然河道的水位流量关系;5)沉沙池边墙临近天然河道时，该河段各级流量水面线;6)严寒地区河流冰情和气温资料;7)了解河流污物来源及其特性。5·L2根据需要，应收集以下相关专业资料:1)沉沙池引渠、输水道水位;2)设计引用流量;3)引渠及输水道水流挟沙力;4)水轮机、水泵过流部件耐磨性能、抗磨措施及水轮机大修间隔，水轮机工作水头及水泵单级扬程;5)灌溉渠系布置、灌区调节水库资料、灌区土壤粒径、灌溉效益及环境评价。5.2入池含沙，及颗粒级配5.2.1时段平均人池含沙量，应按取水枢纽引水期天然河道逐日平均含沙量和逐日引水流量统计计算。时段平均人池含沙量按下式计算 Q乙5一一-一(5.2.1-1)、丈Q卜J刁L(Q(Qa)(5.2.1-2)(Q>Q)式中:S—时段平均人池含沙量，kg/m";S;—天然河道日平均含沙量，kg/m";Q—天然河道日平均流量，m"/s;Qa—设计引用流量，MVs;Q一实际引用日平均流量，m"/s;T—时段天数。5.2.2根据沉沙池类型、供水特点和河流输沙特性，经分析论证，选用有代表性的人池悬移质泥沙含沙量和颗粒级配作为设计沉沙池的依据。 6沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准61水电站沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准6.1.1设置沉沙池的初步判别条件:当过机多年平均含沙量凡及过机多年平均粗粒径含沙量S。与水轮机额定水头H的交点均处于图6.1.1(a),(b)的A区时，可不设置沉沙池;均处于图6.1.1(a),(b)的C区时，宜设置沉沙池;均处于图6.1.1(a),(b)的B区时，只有水轮机在水力、结构设计及过流部件材料选用方面均采用了可靠的抗磨措施，可不设置沉沙池。6.1.2水电站沉沙池的设置，应在水轮机泥沙磨损程度及磨损危害分析计算的基础上，考虑电站在系统中的作用、枢纽布置条件、沉沙池的投资、泥沙特性、水轮机的耐磨水平、电站效益及运行检修要求等，进行技术经济比较后确定。‘.1.3沉沙池设计最小沉晓粒释标准见夫6.1.3表‘.1.3沉沙池设计最小沉降粒径额定水头m600^300400-100<100设计最小沉降粒径mm0.100.250.35注:表中600.^300.水头段只限于水斗式水轮机。6.1.4大于等于设计最小沉降粒径的泥沙沉降率，宜取为80%一85%06.2水利工程沉沙池的设里条件及泥沙沉降设计标准6.2.1自流灌溉引水含沙量和泥沙粒径超过输水渠道允许挟沙能力和对土壤改良不利时，宜设置沉沙池。沉沙池出池含沙量及泥沙允许粒径应根据灌排水渠道允许挟沙能力和灌区土壤改良要求，通过技术分析后确定。出池泥沙允许粒径不宜大于。.05mmo ({‘叹I一C侧I1、A喂乏门、叫、、}卜、吮c}}____-、、些‘.__!侧一于~乙二归，，.~_」!![，‘气，，一_，，‘~.吕人_一I一水轮机倾定水头H}(冬)仗机多年s.cgf鱼，〕平均粗狡径(d)含修份1翩------一适用干从<100rn的电站d>0.35mm—适用于混流式水轮机的电站d>0.25mm一一~一适用于水斗式水轮机的电站d)0.lommRsoFA如即A一净一1i100200300404500600(M)水轮机倾定水头H.(b?图f.1.1设置沉沙池的初步判别条件1 6.2.2提水灌溉泵站的沉沙池设置，除满足6.2.1规定外，还应根据设计过泵多年平均讯期含沙量，按图6.2.2初步判别(图中A区可不设置沉沙池，C区宜设置沉沙池)，并经进一步技术经济比较后确定。出池泥沙允许粒径不宜超过。.05mm。大于等于允许粒径的泥沙沉降率宜取为8000-850o.cm>s(kg/m昌〕102030405060汛期多年平均含沙t图6.12提水灌溉工程设置沉沙池的初步判别图 7位置及类型选择7.0.1沉沙池的位置宜邻近首部取水枢纽进水口，当受地形条件限制或冲沙水头不能满足要求时，可沿引水道下移至适当的位置，亦可布置为地下式。布置沉沙池应合理利用地形、地质条件，避开不良地段，否则，应采取相应工程措施。7.0.2水力冲洗式沉沙池应具有足够的冲沙水头及流量。若地形开阔，水电站和水利工程中的沉沙池宜选用定期冲洗式沉沙池;地形狭窄，水电站沉沙池宜选用连续冲洗式沉沙池。7.0.3山区、丘陵区且有足够冲洗水头的水利工程沉沙池，在对环境无不利影响条件下，宜选用多室定期冲洗式沉沙池;平原地势低洼地区的水利工程沉沙池，宜选用条渠沉沙池。7.0.4当冲沙水头不足时，可采用机械清淤式沉沙池。采用机械清淤的沉沙池应有足够的堆沙场地，且不致对该地区环境和工程造成不利影响。 8布置8.1水电站沉沙池及水利工程定期冲洗沉沙池的布置8.1.1沉沙池轴线宜与沉沙池进口前引渠的轴线重合，有夹角时，应采取措施保证进人沉沙池工作段水流的流速横向及竖向分布均匀。8.12沉沙池上游连接段主要建筑物的设置应使水流均匀扩散至沉沙池工作段，其要求如下:1)扩散段平面布置宜采用对称扩散型式，单侧扩散角不宜大于8"-120。采用非对称扩散型式，两侧扩散角之和不宜大于16。一240。该段底板与工作段底板连接处不宜出现跌坎。2)配水墩应设置于扩散段内，其位置、尺寸及方向应通过水力学模型试验确定。3)定期冲洗式沉沙池应设进口闸。有污物来源的应在进口闸设拦污栅及清污设施。进口闸进水槛顶应与其上游底板齐平或略高，进口闸尺寸应满足闸门、启闭机、拦污栅及清污设施的布置和运行要求。4)进口闸后整流栅的排距、栅距应根据水力学模型试验确定。8.1.3沉沙池工作段除满足沉沙要求外还应满足清淤排沙的要求。排沙道出口在汛期应不受河道常年洪水(重现期两年)的顶托。8.1.4定期冲洗式沉沙池工作段的要求如下:1)定期冲洗式沉沙池工作段末端应设置冲沙闸。冲沙闸的闸门及启闭机械应满足闸门局部开启工况的要求。2)冲沙闸下游排沙道宜采用无压排沙形式，其纵坡不应缓于沉沙池工作段纵坡。排沙道出口应有抗冲、防淤措施并保证排沙通畅。 3)水利工程定期冲洗式沉沙池，宜在工作段末端设置排沙孔，排沙孔的流量可取过池流量的5%-8%e4)水利工程定期冲洗式沉沙池，应在工作段末端设置取水溢流堰，堰顶水深不宜大于0.1m-0.2m.集水槽和输水道布置应满足溢流堰自由出流要求。8.1.5连续冲洗式沉沙池工作段的要求如下:1)连续冲洗式沉抄池冲洗系统应由若干条支廊道和主廊道组成。2)连续冲洗式沉沙池工作段池底可沿池宽方向做成若干倒梯形槽，槽壁坡角(与水平向夹角)宜大于泥沙水下休止角。槽底板应布置进沙孔并与冲沙支廊道相通。3)连续冲洗式沉沙池冲洗系统支廊道应顺水流方向布置于池底进沙孔下。各条支廊道应分别汇人一条主廊道。沉沙池工作段内宜设置多个冲洗系统，前段冲洗系统的支廊道长度宜短于后段冲洗系统的支廊道长度。4)主、支廊道应具有良好的水力条件，并应采取抗磨措施。冲沙主廊道出口应有抗冲、防淤措施并保证排沙通畅。5)冲沙闸闸门及启闭机械，应满足闸门局部开启工况的要求。6)单室连续冲洗式沉沙池宜在沉沙池工作段末端设置事故冲沙闸。S-1.‘水电站沉沙池宜在沉沙池工作段、引渠或输水道适当部位设置旁侧溢流堰，堰顶高程宜略高于沉沙池运行水位。溢流能力应根据水电站机组丢弃负荷和进水闸可能引入过多流量等因素确定。8.1.7水电站沉沙池下游连接段宜采用逐渐收缩型式。当其下游为有压引水道时，该段水深应按SD303-88第2.4.3条规定，满足有压进水口最小淹没深度要求，不得出现立轴旋涡和掺气现象。5.1.8水电站定期冲洗式沉沙池下游连接段后输水道应设置出口闸。 8.2水利工程条渠沉沙池布里8.2.1水利工程条渠沉沙池可根据地形条件布置为湖泊形、条带形或梭形;亦可根据地形和运用条件布置为以挖待沉、自流沉沙、扬水沉沙或分期实施的自流与扬水结合等型式。82.2在布设条渠时，应采取有效的防渗、截渗和排渗措施。沉沙条渠用完还耕后，应建排灌系统。17 9主要尺寸确定9.1一般规定9.1.1沉沙池主要尺寸应根据地形、地质条件拟定不同方案，经技术经济比较后确定。9.1.2大于设计最小粒径的泥沙沉降率应满足6.1.4条或6.2.2条的规定。9.2进口工作深度计算9.2.1水力冲洗式沉沙池工作深度计算要求如下:1)定期冲洗式沉沙池工作段进口水深，应满足下式AZ>H一4+(1L-+ioLo)(9.2.1-1)刃c式中:H—工作段进口水深，m;AZ—沉沙池冲沙运行水位与排沙道出口天然河流水位差，m;9—定期冲洗式沉沙池冲沙单宽流量，m"/(s"m);。—定期冲洗式沉沙池冲沙流速，m/s，按附录C选取;i—沉沙池工作段底坡，见式(9.5.1);Lw—沉沙池工作段长度，m;io—排沙道底坡;Lo—排沙道长度，m,2)定期冲洗式沉沙池工作段进口工作深度按下式计算H,=H一△月，(9-2.1-2)式中:H,—沉沙池工作段进口工作深度;,IH,—沉沙运行期允许淤沙厚度，初拟方案时△H。可在H的25%-30%之间初选。3)连续冲洗式沉沙池工作段进口工作深度，应满足下式要求 ‘。、，，.，.，，、讨.,fdl二，。一气I十2s)2B十”刁CSR(9-2.1-3)式中:AZ,—沉沙池运行水位与廊道出口处顶的高差，m;I$—局部水头损失系数总和;L—支、主廊道总长度，m;C—谢才系数;R—水力半径，m,4)水力冲洗式沉沙池工作段进口工作深度，可选择3m-8m,9.2.2水利工程条渠沉沙池的计算要求如下:1)水利工程条渠沉沙池的工作深度，应通过推求条渠沉沙池水面线确定。2)条渠沉沙池水深宜选择2.0m-3.5m,9.3工作宽度计算9.3.1工作宽度可按下式计算(9.3.1)式中:B—工作宽度，m;Q—工作流量，m"/s;v—池内平均流速，初拟方案时，可在下列范围内选择:当沉降最小粒径为0.05mm-0.lOmm时，其值可选0.O5m/s-0.15m/s，当沉降最小粒径为0.25mm时，其值可选0.25m/s-0.55m/s，当沉降最小粒径为0.35mm时，其值可选0.40m/s-0.8m/s;H,—平均工作深度，m,9.3.2水力冲洗式沉沙池单室工作段宽度与深度之比不宜大于4.5.9.3.3定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度应满足下式(9.3.3)19 式中:B}—定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度，m;Qc—池内冲沙流量，m"/s;h—池内冲沙水深，m,，.4工作长度计算9.4.1应初拟沉沙池多个主要尺寸方案，按附录A计算沉速，按附录B计算大于等于设计沉降粒径的沉降率，确定沉沙池工作段计算长度，其中恢复饱和系数a，的计算可参见附录D,水利工程定期冲洗式沉沙池通过工作段末端溢流堰取水时，可根据堰前含沙量垂线分布计算出池分组含沙量。必要时，应通过模型试验验证悬移质分组沉降率和出池分组含沙量。设计工作段长度宜取计算长度的1.2倍。，4.2水利工程条渠沉沙池主要尺寸，按附录B有关规定计算各时段末出他断面分组含沙量。当出池断面颗粒级配和含沙量接近6.2.1规定标准上限时，可将其累积运行时间作为条渠沉沙池的使用期限。9.5纵向底坡9.5.1定期冲洗式沉沙池的工作段应具有一定的纵向底坡，且应满足下式丝(9.5.1)C"R式中:v,—冲沙流速，m/s,，6水力冲洗式沉沙池的冲洗计算，6.1定期冲洗式沉沙池冲洗周期与淤沙容积的确定应进行技术经济比较。应以设计冲洗周期内的淤积量确定淤沙容积。冲洗周期内的淤积量、淤积时间、冲洗周期按附录B计算。9.6.2水电站水力冲洗式沉沙池池内冲沙流速不得小于附录C中的临界冲沙流速。 9.6.3水电站定期冲洗式沉沙池的设计单宽冲沙流量、冲沙历时可按附录C中无压排沙水力学方法计算。必要时，应通过模型试验验证。连续冲洗式沉沙池的廊道水力学计算可按附录C中有压排沙水力学计算方法进行。当进行排沙廊道输沙能力复核时，人池含沙量可参照实测最大含沙量选用。9.6.4水利工程定期冲洗式沉沙池的冲洗历时，可概化为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗过程进行计算，计算方法可参见附录E,必要时，应通过模型试验确定。 10结构设计10.0.1沉沙池结构设计应包括对各种设计工况下的稳定、应力计算。10-0.2地面沉沙池工作段和上、下游连接段的边墙和底板，宜沿水流方向每隔lOm-20m设置横向沉陷缝。当工作段或上游连接段内设有隔水墙或配水墩时，隔水墙或配水墩与底板可组成“倒T型”结构，并设置纵向沉陷缝。当工作段无隔水墙，但池宽较大时，应根据地基条件考虑设置纵向沉陷缝;当池宽较小时，边墙和底板亦可作为整体式，按“倒门”型结构计算。10-0.3应重视基础设计及边墙外地表排水设计。10-0.4定期冲洗式沉沙池的工作段和冲、排沙道断面型式及尺寸均应便于冲沙和检修。10-0.5连续冲洗式沉沙池冲沙支廊道顶板宜采用预制盖板。顶板上应设进沙孔，进沙孔宜选用百叶窗式孔口。连续冲洗式沉沙池的冲沙廊道(支廊道和主廊道)过水断面宜采用矩形，主廊道高度不宜小于1.5m，支廊道的过水断面应沿程加大。10-0.6应根据运行、交通、检修的需要，设置必要的爬梯、交通桥、工作桥、进人孔、起重挂钩等。10-0.7寒冷地区和严寒地区的沉沙池设计，应根据冬、春季运用要求，采取防止冰冻和泄放冰凌措施。 n运行设计11-0.1沉沙池的运行设计应符合拟定的沉沙池运行水位、入池流量、设计含沙量、运用时间等要求。11-0.2定期冲洗式沉沙池运行设计应提出冲洗时机、冲洗方式及闸门调度方式。11-0.3水利工程定期冲洗式沉沙池，当引水含沙量或粒径超过设计控制条件时应减小引水流量，直至暂停运用。设计中应提出底孔排沙运行方式。11.0.4连续冲洗式沉沙池运行期间应连续开启冲沙廊道出口闸门排沙。当出现人池含沙量大于设计含沙量时，应调整运行安排，直至暂停运用。11-0.5条渠沉沙池运用前期，可控制部分流量经条渠沉沙，部分流量直接进人输水渠。条渠沉沙应与盖淤改土相结合，当淤积达到设计淤积高程以下0.3m-0.5m时，宜停止使用，并以引人细颗粒泥沙或新挖条渠表土覆盖至还耕高程。11-0.6条渠沉沙池宜采用高水高淤、低水低淤的分期淤高方式。对较长的条渠沉沙池，可采用自上而下的分段放锲方式。11-0.7应根据不同沉沙池的运行要求，设置必要的运行和检修设施、清淤设施或辅助冲洗设施等。11-0.8水利工程沉沙池应安排在非供水期或小流量供水期检修。水电站沉沙池的检修应安排在允许停电或电力系统低负荷期。 12泥沙原型观测设计12.0.1沉沙池设计中应对沉沙池投人运行后的泥沙原型观测目的、项目和方法提出要求。12-0.2水力冲洗式沉沙池应开展泥沙观侧;其它类型沉沙池是否进行泥沙观测，应根据沉沙池运行需要确定。12-0.3定期冲洗式沉沙池应以掌握冲沙周期和冲沙历时为目的，对池内淤积状况和沉沙池沉沙、冲排沙效果进行监测。12-0.4连续冲洗式沉沙池应以检验沉沙池实际沉、排沙效果为目的，提出观测项目和观测方法。12-0.5条渠沉沙池的观测项目和观测方法应以掌握放淤过程中放淤效果为目的拟定。12-0.6沉沙池工作段观测断面位置的布设和数量应能控制过池水力泥沙因子的沿程变化。12-0.7在拟定水电站或泵站沉沙池沉沙效果观测项目的同时，应根据需要安排各水轮机组或抽水机组过机含沙量和颗粒级配等观测项目。12-0.8连续冲洗式沉沙池排沙效果观测应包括在各排沙廊道出口取单样计算含沙量、输沙率，并作颗粒级配分析等项目。12.0.，沉沙池工作段及引渠悬移质测验方法应按GB50159执行12.0.10应提出沉沙他泥沙原型观测所需仪器设备、观测设施及人员编制。 附录A(标准的附录)悬移质泥沙沉速计算A.0.1粒径级的划分，应能控制颗粒级配曲线的线型，并应包含沉沙池设计最小沉降粒径。建议采用0分级法。A.0.2对应于选用沉降分析法所得悬移质颗粒级配，粒径级沉速必须使用该沉降分析法所规定的公式进行计算。A.0.3对粒径小于。.062mm部分采用沉降分析法、粒径大于0.062mm部分采用筛分析法所得悬移质颗粒级配，粒径级沉速可使用下列公式计算:1)当粒径等于或小于0.062mm时，采用斯托克公式计算1800{P.-P,}d(Al)P.It"2)当粒径为0.062mm-2.Omm时，采用沙玉清天然沙沉速公式计算[lg(S,)+3.790]+[lg(+P)一5.777]=39.0(A2)沉速判数州(A3)P.-一1"l/3P.粒径判数州P.一:{t/3d，一""1P.lOv3/3I(A4)0.01775(A5)1+0.0337t+0.000221t33)当粒径大于2.Omm时，采用沙玉清紊流区沉速公式计算。一4.58喇10d(A6)式中:，—水的运动勃滞系数，cm"/s;25 t—水温，℃;d泥沙粒径，MM;Ps—泥沙密度，g/cm";P.—清水密度，g/cm";。—泥沙沉速，cm/s;B—重力加速度，cm/s"eA.0.4当设计人池含沙量属高含沙范畴时，应考虑含沙量对沉速的影响，选用合适的公式对沉速进行修正。A.0.5粒径组平均沉速应使用其上下限粒径沉速的几何平均值砚=V叭叭+l(A7)式中:砚—粒径组平均沉速，cm/s;w;-粒径组下限粒径沉速，cm/s;m,+i-粒径组上限粒径沉速，cm/s, 附录B(标准的附录)沉降计算方法B.1沉降率计算B.1.1沉沙池工作宽度或流量沿程变化时，应分段计算粒径组沉降率，然后按下式计算全池某粒径组沉降率，一1一n(1一，。)(B1)式中:71,-i粒径组沉降率;k—池段数，自上游向下游编号，k=1,2,3,⋯，川j,—k池段i粒径组沉降率，按式(B2)计算。B.1.2各粒径组悬移质沉降率按下式计算，，;一:一e一、赞(B2)(B3)式中:i-粒径组编号，按粒径由小到大顺序排列，i=1,2,⋯,n;a;—恢复饱和系数，参见附录D;砚—粒径组平均沉速，m/s;Qk—池段单宽流量，m"/s;Qk—池段平均流量，m"/s，水电站定期冲洗式沉沙池为引用流量，水利工程定期冲洗式沉沙池为引用流量与池末底孔排沙流量之和，连续冲洗式沉沙池为引用流量与冲沙流量之和;Lk—池段长，m0B.1.3丈干1救径级沉降率按下式计算 艺},Ap;V;二一(B4)艺AP,第式中:Li粒径组下限粒径级编号，按粒径由大到小顺序排列l=m,m-1,“.⋯，2,1;△尸‘—人池悬移质第i粒径组的沙重百分数，%。当取l=1时，71;则为总沉降率q.B.1.4沉沙池淤积物或廊道水流中第i粒径组沙重百分数按下式计算、。_I,Ap;(BS)“J‘一~亏式中:△尸*—沉沙池淤积物或廊道水流中第i粒径组沙重百分数，%。B2定期冲洗式沉沙池淤积计算B.2.1定期冲洗式沉沙池设计冲洗周期内淤积体积可用下式计算SoQ}T(B6)1000pa式中:V,-淤积体体积，m";So—设计冲洗周期内入池平均含沙量，kg/m";Q—沉沙池工作流量，m丫s;I—总沉降率;T—设计冲洗周期，。;pa淤积物干密度，t/m"o当取T为1天的秒数时，式(B6)中V，为沉沙池内的日淤积体积，可按下式计算冲洗周期(B7)式中:T—冲洗周期，d; Vo—设计淤积体积，m",B.2.2条渠沉沙池主要尺寸确定及运用期限估算可采用下列方法。(定期冲洗式沉沙池也可选择采用)1)根据设计人池流量、含沙量过程，划分若干计算时段，计算各时段平均人池流量、含沙量和颗粒级配，并将池身划分为若干池段。2)按沉沙池出日水位自下游向上游推算水面线，计算各池段平均水力要素。3)自上游向下游按下式计算分组含沙量沿程变化。:一:ae-.除(BS)各池段出口断面含沙量为S一艺S,(B9)式中:凡—池段出口断面分组含沙量，kg/m";S—池段出口断面含沙量，kg/m";Soi—池段人口断面分组含沙量，kg/M3.4)时段内k池段淤积量按下式计算(S。一S)QAt△V,(B10)1000内并按池段淤积量修正淤积后的各横断面形态。各时段累积淤积后的水深，应大于平衡水深。平衡水深可选用合适的悬移质水流挟沙力公式计算。时段内全池淤积量V，一艺AV,(Bl1)全池各时段累积淤积量，oV，一艺V;(B12)少=1式中:1—时段数，j=l,2，二，mo;AV,—时段内k池段淤积量，m"; 5。—池段人口断面含沙量，kg/m"At—时段长，5;凭—第7时段全池淤积量，m";V—时段末全池累积淤积量，MI. 附录C(标准的附录)水电站沉沙池有压、无压排沙水力学计算C.1有压排沙水力学计算C.1.1有压排沙道内不应出现淤堵，选定的冲沙流速v。应大于临界冲沙流速vk，且不宜小于2.Om/s^-2.5m/s,矩形断面排沙道的临界冲沙流速可采用苏罗耶尔经验公式计算vk一:粼(、一:)。，:汉(C1)_，.{，PwlSer、一1TI1一二厂】;不丁二屯(C2)、怂产.VVVS。一lsp煞Q(C3)几纪户式中:vk临界冲沙流速，m/s;E常数，与廊道表面绝对糙度有关，当公=0.OOlm时，E=66;当6=0.005m时，E=50;Pm廊道内浑水密度，t/m";Ps—泥沙密度，t/m";P-清水密度，t/m";}7s—泥沙沉速，m/s,廊道挟沙水流中，小于该粒径沙重占75;凡冲沙水流中的含沙量，kg/ma.S0沉沙池设计人池含沙量，kg/m";Q—沉沙池工作流量，m丫s;Q。—冲沙流量，m"/s;R—水力半径，me 圆形断面临界冲沙流速可用苏克诺罗兹经验公式计算loos.(C4).Vks/4一、5}1000+0.63S.va4a4dQ;},式中:d,,—泥沙粒径，m,廊道挟沙水流中，小于该粒径沙重占75%,C.1.2为使沿沉沙池宽度方向冲沙能力均匀并有利于排沙，应保证各支廊道与主廊道交汇点处的水头损失相等;廊道总水头损失应小于上游水面与廊道出口处的水位差。为便于计算，各条支廊道内流速宜采用同一值，用各支廊道的长度变化来保证交汇点处的水头损失相等。沿廊道长度的水头变化按下式计算H，一,}IZ一(‘}-F,E)(v2xi卜vkJo1CRJ(C5)c二工Rvs(C6)式中:H,—计算断面的水头，m;AZ—上游水面与廊道出口处的水位差，m;舫—局部水头损失系数总和;L-廊道首端至计算断面长度，m;n-糙率，n=0.017-0.0225，计算支廊道水头差时取0.0225，计算进水孔面积时取0.017,C.1.3支廊道沿长度方向的截面积按下式计算A=Q"(C7)妙kQL=Q0+(Q,三QoI1(Ca)止刁尹式中:A—支廊道断面面积，mz;QL—支廊道在计算断面的流量，M"/s;L—支廊道总长，m;k—支廊道首端至计算断面的长度，m;Q。—支廊道首端的流量，可采用等于廊道总流量的20%,C.1.4支廊道进沙孔断面面积按下式计算 QL(C9)no"sin(B)了2x(H一HI)式中:H—工作段进口水深，m;A,—进沙孔断面面积，mz;no—进沙孔孔数;0—孔口轴线与水平面的倾斜角，。;价—流量系数，可取0=0.75-0-85;对百叶窗式孔口可取0.75,C2无压排沙水力学计算C么一且无压排沙冲沙临界流速可按式(C10)loosi1t,4sv,一。75a,l(C10)1000+0.63S.式中:成。—泥沙粒径，m，在淤积物中小于该粒径沙重占75%;。二—泥沙沉速，m/s，在淤积物中小于该粒径沙重占75%;h—冲沙时的平均水深，m;S.—冲沙水流含沙量，可取20kg/m"-85kg/m",c.么，‘单宽流量按式(C11)计算采用q=(1.1~1.25)hv,(CI1)C.2.1曰冲沙历时可按下式近似计算确定:等速流冲沙时AT一(1-5一2.0)10S0.0qpBdV(C12)式中:△T—冲沙历时，5;V—沉沙池的沉沙容积，m"B—池厢工作宽度，m;Pd-淤积物干密度，t/m". 附录D(提示的附录)恢复饱和系数a;的计算D.0.1沉沙池设计中，应尽量根据水质和泥沙特性相似的已建沉沙池实测资料确定a，值。D.0.2根据四川渔子溪一级、南枉河三级、云南清水河电站沉沙池实测资料及国家电力公司成都勘测设计研究院水槽试验，得到、一‘(u.}o(D1)“一nvR"(D2)式中:u.-摩阻流速，m/s;W;-粒径组平均沉速，m/s;K—综合经验系数，当沉沙池宽度与深度之比在1.5-4.0之间时，取K=1.2^1.0;v—池段平均流速，m/s;R—池段平均过水断面水力半径，m;n—池段糙率;B—重力加速度，m/s%上式一般适用于我国西南地区悬移质颗粒组成较粗、无絮凝沉降现象的水电站沉沙池分组沉降率计算。D.0.3根据山东打渔张、河南人民胜利渠及山西阳武河、大禹渡沉沙池观测资料，分析得、一。.0183j-o.s}Iu.)一。‘’(D3)式中:了—水力比降，万分之一。上式一般适用于悬移质颗粒组成较细或有絮凝沉降现象的水利工程沉沙池分组沉降率计算，如我国黄河中下游地区。 D.0.4分析长江荆江北岸严家台、丢丢坑放淤工程实测资料，得到。一。.0523"淤(D)上式一般适用于悬移质颗粒组成较细或有絮凝沉降现象的水利工程沉沙池分组沉降率计算，如我国长江中下游地区。 附录E(提示的附录)水利工程定期冲洗式沉沙池冲洗计算E.0.1水利工程定期冲洗式沉沙池的冲洗过程计算，可依次划分为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段，计算简图见图1,p什滋疏堰},}y.__,}+}------"+.,Vs}}J,16}排沙脚图1冲洗计算简图E.0.2池室泄空冲洗的排沙体积和历时可按下列方法计算。1)泄空冲洗排沙体积SVw(El1000p,一S式中:V}—池室泄空冲洗排沙体积，m，;S—池室泄空冲洗出池平均含沙量>kg/m"，由类似工程实测资料确定，根据大禹渡、阳武河沉沙池原型观测资料和禹门口模型试验资料，泄空冲洗出池平均含沙量为200kg/m，一500kg/m";V=—池室泄空冲洗起始淤积面以上水体体积，m";pa—池室内泄空淤积物容积的泥沙干密度，t/m",2)泄空冲洗历时V，十V(E2)3600Q式中:t}—池室泄空冲洗历时，h;36 Q—池室泄空冲洗平均流量，m"/soE.0.3溯源冲洗过程简化为若干块体逐块计算，各块体以池末冲沙闸底板为基点划分，如图1所示。溯源冲洗与沿程冲洗的划分位置可按图1中J=+1线首端淤积厚度的30%-40%控制，并使最后一计算块冲洗出池含沙量大于等于沿程冲洗出池含沙量1.2倍为宜。1)各块体单宽平均输沙率可按下式计算q,.=丙"Ji(E3)式中:q,}—计算块体平均单宽输沙率，kg/(s"m);qj—计算块体冲洗平均单宽流量，tn"/(s·m);R,、，n—综合系数和指数，根据类似工程实测资料确定，经阳武河、大禹渡实测资料求得(3=47.5,m二1.286,n=0.915;J;—计算块体冲刷前后平均坡度，%。2)溯源冲洗历时V>ipa(E4)t:一3.61q,rb,一SaQ式中:t,—池室溯源冲洗总历时，h;‘—分块编号;V=—计算块体的淤沙体积，m";A-淤积泥沙干密度，t/m";b;—计算块体平均宽度，m;So—冲洗水流人池含沙量，kg/m";Q—池室冲洗流量，M"/S.E.0.4沿程冲洗出池平均含沙量和冲洗历时可按下列方法计算。1)沿程冲洗出池平均含沙量可采用挟沙力公式计算S庵一-gR})’(E5)式中:S.-沿程冲洗含沙量，kg/m"; “—沿程冲洗平均流速，m/s;R-沿程冲洗平均水力半径，M;。—大于淤沙粒径d,。的平均沉速，m/s;8—重力加速度，m/s";k,m—分别为系数和指数。2)沿程冲洗历时paV,(E6)3.6Q(S，一SO式中:t,-沿程冲洗历时，h;V,沿程冲洗排沙体积，m，;So沿程冲洗水流人池含沙量，kg/m";Q沿程冲洗流量，m"/soE.0.5沉沙池的池室冲洗总历时可按下式计算T}=K(t,+t,+t,)(E7)式中:T}—冲洗总历时，h;K—工作安全系数，可取1.21.4,多室沉沙池中的池室冲洗总历时应满足T,、n-11T(E8)式中:T—池室冲洗周期，h;n池室数。E.0.6当池室内设有池厢，泄空冲洗按池室一次泄空，溯源冲洗和沿程冲洗宜按逐厢集中冲洗进行计算。 D0}中华人民共和国电力行业标准PDLIT5107一1999水电水利工程沉沙池设计规范条文说明主编单位:国家电力公司成都勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会寸to心卢六眠社2000北京 DL/T5107-1999目次3总则································”········“·········”·⋯415设计资料······························”······················⋯⋯426沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准··················⋯⋯447位置及类型选择”·“································⋯⋯“·’二’·‘468布置········，’·············································⋯⋯479主要尺寸确定··················································⋯⋯5010结构设计··································，···············⋯⋯5411运行设计················.·································⋯⋯5512泥沙原型观测设计···”·······，.·”·，，···，.······⋯⋯.56 3总则3.0.1我国已在水电水利工程沉沙池建筑物的设计、运行与科学研究中积累了成功经验，但是由于长期无统一的设计标准，影响了沉沙池的设计与运用效果。为保证设计质量、充分发挥工程效益，必须统一技术要求，特制定本规范。3.0.2水电水利工程设计和运行表明，沉沙池的功能、效益、效率与工程的其它建筑物和设备有关。水电站设置沉沙池的目的是减轻过机泥沙对水轮机的磨损危害。设置沉沙池虽然在一定程度上可减轻泥沙对水轮机的磨损，但带来投资和发电效益的变化，因此，是否设置沉沙池或设置何种标准的沉沙池，应进行技术经济比较。3.0.3沉沙他作为枢纽的一个组成部分，其运行应与整个枢纽的运行协调一致，以保证枢纽供水与沉沙池冲、排沙用水。3.0.4沉沙池为水电水利工程水工建筑物的一部分，除自身特点由本规范规定外，与其它水工建筑物具有共性的部分，应按有关规范的规定执行。 5设计资料5.1基本资料5.1.1收集悬移质泥沙颗粒级配资料时，同时了解颗粒级配分析方法，以便选用相应的沉速公式计算泥沙颗粒沉速。水力冲洗式沉沙池冲排沙道出口处河流水位流量关系是冲洗设计中确定冲沙水头的基本资料;沉沙池外边墙天然河道水面线资料主要用于沉沙池外水压力和底板浮托力计算。5.1.2收集相关专业资料，目的是研究沉沙池的设置标准，确定沉沙池的规模，评估其效益。沉沙池引渠、输水道设计正常水位是确定沉沙池设计水位的依据。沉沙池设计过池流量是确定沉沙池规模的主要依据。为使引渠和输水道不产生淤积，有必要收集引渠和输水道挟沙力分析成果。水轮机、水泵过流部件耐磨性能、抗磨措施等资料，用于分析降低沉沙池设计沉降粒径标准的可能性;水轮机大修间隔用于比较设置沉沙池后对减轻水轮机磨损的作用。5.2入池含沙f及颗粒级配5.2.1时段平均人池含沙量实际上是按时段输沙量与时段人池水量之比计算。考虑偏安全，计算中忽略了水库沉沙与取水口底坎的挡沙作用。5.2.2人池设计泥沙特征值包括含沙量和悬移质颗粒级配。已建沉沙池均使用河流泥沙特征值作为人池设计值，实际上年平均或汛期平均河流含沙量与引水含沙量差别较大，因此规定使用人池泥沙特征值作为设计值较使用河流泥沙特征值作为设计值更合理。 至于选用何种时段平均或实测值作为人池设计泥沙特征值，已建沉沙池设计中，一般根据河流输沙特性、枢纽布置特点、沉沙池类型、供水重要程度、沉沙池工程量、效益等进行综合分析论证确定。如渔子溪一级水电站沉沙池的设置，因仅在汛期使用，故选用多年汛期平均悬移质颗粒级配作为确定沉沙池主要尺寸的设计值。排沙廊道输沙能力的复核，原考虑选用历年最大日平匀含沙量54.7kg/m"，但其出现机会较少，为减少排沙流量，最后选用35.Okg/m"作为复核值。沉沙池投人运行二十多年来，粒径大于等于。.25mm实测沉降率与设计值吻合，也未出现过廊道堵塞现象。西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站设置定期冲洗式沉沙池，为保证沉沙效果和冲沙可靠，设计中采用粒径组成偏细的多年汛期平均悬移质颗粒级配作为确定沉沙池主要尺寸的依据，选用粒径组成偏粗的实测悬移质级配作为沉沙池冲洗设施和排沙建筑物的设计依据。 6沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准6.1水电站沉沙池的设里条件及泥沙沉降设计标准6.1.1设置沉沙池的初步判别条件，是根据我国已投人运行的水轮机磨损及检修资料，综合考虑泥沙特性、我国现有水轮机水力特性及耐磨材料的水平、沉沙池的投资及效益，加以类比分析，并考虑下列条件制订的。1)在能可靠运行的前提下，水轮机大修间隔取值为:水斗式水轮机一年(换喷针头及喷嘴口);H,)150m的混流式水轮机大于等于二年;H,<150m的混流式水轮机大于等于三年。2)莫氏硬度大于等于5的硬矿物泥沙含量约占50yo.3)主要过流部件材料的耐磨性能，不低于ZGOCrl3Ni4MO(HB)280)不锈钢。‘.1.2泥沙对水轮机磨损危害表现为:水轮机运行效率下降、出力减小和年发电量相应减少;大修间隔缩短，检修费用增加;影响机组运行的灵活性和可靠性。减轻泥沙对水轮机磨损危害的主要措施有:①采用耐磨材料或耐磨护面层，提高磨损部位的耐磨水平;②采取工程措施，如设置沉沙池、沉砾池或利用水库沉沙等，以减少过机含沙量及过机粗沙;③改善水轮机的水力和结构性能，降低关键磨损部位的流速，保持水流平顺流态;④提高水轮机设计制造质量;⑤保持良好的运行工况。是否设置沉沙池及设置何种沉降粒径标准的沉沙池，要考虑电站在系统中的作用、泥沙特性、水轮机的耐磨水平、电站运行检修的要求及大修间隔、沉沙池的投资、年运行费及效益等因素，进行技术经济比较后确定。6.1.3各额定水头段沉沙池的设计最小沉降粒径标准，是考虑到 经济合理性及实际需要推荐的。水电站沉沙池的设计沉降粒径，经过技术经济比较，可以等于或大于表6.1.3中的粒径，不宜小于该粒径。6.2水利工程沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准6.2.1根据调查，自流灌溉沉沙池的出池设计含沙量，除与粒径有关外，主要取决于排灌渠系允许挟沙力。不同地区出池设计含沙量差别较大，如黄河中游灌区汛期出池设计含沙量为12kg/m";黄河下游灌LX.，由于渠道纵坡缓(1/5000^-1/10000)，出池设计含沙量为2kg/m"^-4kg/m"(个别为lkg/m")，出池允许粒径是根据目前黄河中、下游水利工程沉沙池设计出池泥沙粒径不大于0.04mm-0.05mm而确定的。大于等于允许粒径的沉降率为80环-85%.6.2.2提水灌溉的灌区沉沙池沉降设计标准是根据水泵磨蚀要求提出的。黄河以高含沙量闻名于世，其含沙量具有上、下游变化大的特点。根据黄河上、中、下游单级离心水泵扬程lOm-108m的主要泵站调查(三角城，景台川，夹马口，东雷二级，南乌牛二级，小樊一、二级，龙行二级，尊村，大禹渡一、二级和风陵渡)，汛期平均含沙量为0.5kg/m"-61kg/m",d,o=0.032mm-0.04mm,d,,^O.lmm，基本反映了我国多沙河流的提水工程过泵泥沙特征，根据水泵大修保证期2500h，经分析给出判别图6.2.2e1Om以下扬程的泵站多采用轴流泵，如山西尊村引黄渠首一级泵站将轴流泵的下导轴承改用全封闭，外加清水润滑，磨损就不严重。 7位置及类型选择7.0.1一般情况下，沉沙池位置距离首部枢纽进水口近一些，可节省前引渠工程量，减少水头损失，方便运行管理7.0.2定期冲洗式沉沙池较连续冲洗式沉沙池具有运行可靠、结构简单、便于施工等优点，所以地形开阔的地方应优先考虑使用。连续冲洗式沉沙池占地面积小，适合在地形狭窄的地方采用，若具备足够的冲沙水头和流量，加之合理设计和运用，仍然可以满足运行要求。7.0.3对于山区和丘陵区水利工程沉沙池，由于单室定期冲洗式沉沙池冲洗时一般要停止供水，而大、中型水利工程不允许停止运行，故不宜选用单室定期冲洗式沉沙池。平原地区地形开阔适合条渠型沉沙池布置。7.0.4本规范未含机械清淤有关规定，可参照其它规程选用清淤机械。 8布置8.1水电站沉沙池及水利工程定期冲洗沉沙池布里8.1.1沉沙池的布置受到地形、地质、冲沙水头等条件的限制，一般布置于沿河的一、二级阶地，有的甚至布置于地下，沉沙池轴线与前引渠轴线往往不重合，水流进人沉沙池出现转折，水流横向分布不均匀，影响沉沙池沉沙效果。本节仅就改善人池水流条件作出一般规定8.1.2设置上游连接段的主要目的是使人池水沙在横向分布均匀，最大限度减少泥沙在该段沉降，拦截污物以免淤堵进沙孔，控制人池水量。上游连接段(亦称行进段)内主要建筑物的设置，已建电站一般通过水力学模型试验确定，以保证水流均匀扩散，不形成涡流区。由于水流自由扩散角甚小(约为100-120)，为缩短沉沙池上游连接段的长度，有必要采取相应的工程措施。在沉沙池上游连接段内设置溢流堰进行整流，虽然是较经济的办法，但损失了水头。在已建水电站中一般采用整流栅整流，故不推荐溢流堰整流的型式在上游连接段内设置整流栅整流后，据已建电站统计，单侧扩散角可达120-250，两侧扩散角之和达240--330。如:渔子溪一级，单侧扩散角24029"04";南梗河三级，单侧扩散角23050"19.46";渔子溪二级，两侧扩散角之和32020"50.8";映秀湾电站，两侧扩散角之和24-37"34-.沉沙池进口闸后设置整流栅(亦称静水栅或分水隔栅)，其目的是使进人工作段的水流能均匀地分配于整个过水断面，以保证沉沙池的沉沙效果。沉沙池上游连接段内水流泥沙运动过程十分复杂，因此配水墩、整流栅的设置，目前还难以通过数值计算进行模拟，应通过水力学模型试验确定。如西藏羊卓雍湖抽水蓄能 电站沉沙池的整流栅，通过四个方案的模型试验后，才得到了比较满意的布置方案。是否在进口闸设置拦污栅应根据人池污物的情况确定。从四川渔子溪、南梗河等水电站沉沙池的运行实践看，污物进入工作段常常堵塞进沙孔或堵塞整流栅，导致池身断面流速分布不均匀，因此对防污问题应给予足够的重视。8.1.3排沙道出口受下游水位顶托时，将影响泄流排沙能力。考虑到设计及校核洪水位较高，若以此确定冲洗水头，标准过严，而且在特大洪水时即使暂不进行沉沙池的冲洗也不致造成严重后果，故提出排沙道出口设计水位以不受下游常年洪水位顶托为原则。8.1.4水利工程沉沙池工作段末端设置排沙孔，以排泄池末形成的高浓度含沙水流。据禹门口整体模型试验，每室末端设直径0.3m的排沙管3个，排沙流量0.5m"/s，每隔2.5h排放一次，每次排放时间0.5h，排放水流含沙量平均达600kg/m"e8.1.5连续冲洗式沉沙池的支廊道和主廊道是冲排沙的主要建筑物，为充分利用全部水流落差，常把沉沙池分成多段进行分段沉降和分段冲洗，各段可以利用的水位差均为沉沙池水位与排沙道出口处的水位差。四川南梗河三级电站及渔子溪一级、二级电站的沉沙池工作段均分别设置了三段支、主廊道系统进行分段沉降和分段冲洗。由于粗颗粒泥沙前段沉降多，细颗粒泥沙在后段沉降，一般前段支廊道长度短于后段支廊道长度，以达到对各段支廊道进行冲沙总水头校核时，保持大约相同的安全程度。连续冲洗式沉沙池排沙系统要比定期冲洗式复杂得多。本规范推荐的冲沙廊道(包括支廊道、主廊道和进沙孔等)的布置、水力计算方法和结构型式等，是在总结四川渔子溪一级、二级和南梗河三级等水电站沉沙池设计经验的基础上提出的，并已经受了多年运行实践的考验。图4.1.2-1中底廊道系统采用分段布置且前段短于后段，其原因是前段的落淤量大于后段，且以粗沙为主。连续冲洗式沉沙池冲排沙廊道一旦淤塞，可使用设置的事故 冲沙闸冲沙，因此，事故冲沙闸是连续冲洗式沉沙池的一种备用冲沙设施。8.1.6设置旁侧溢流堰，目的在于宣泄因进水口闸门操作不当或机组丢负荷时进人沉沙池的多余水量，在确定泄流量后，按堰流公式确定堰顶高程。堰顶高程一般比运行水位高5cm,8.1.7沉沙池下游连接段采用逐渐收缩的型式，以使出池水流能顺畅进人下游输水道。下游为明渠时，收缩角按水流收缩角确定;下游为有压输水道时，有压引水道进口顶部淹没水深由淹没条件确定。8.1.8定期冲洗式沉沙池运行过程中，沉沙、冲洗交替进行，在工作段进口及其末端设置闸门以控制沉沙及冲洗。8.2水利工程条渠沉沙池布It8.2.1湖泊型沉沙池在占地面积、渗漏损失、浸没影响、沉淤管理等方面存在较多问题，很少采用;条带形沉沙池由于进口突然扩大，沉沙效果较差，也较少采用;梭形沉沙池布置较合理，运行效果较好，采用较多。在条渠容积受到地形条件限制时，可以人工或机械开挖，以开挖的土方筑成渠堤而形成条渠;运行若干年达到淤积高程后，邻渠另挖新的条渠，并以开挖的耕植土覆盖淤积面还耕，依此进行称以挖待沉，如山东潘庄沉沙池。引黄济青渠首沉沙池，初期为自流沉沙，后期为扬水沉沙，既延长了沉沙池的使用年限，又可少占耕地。8.2.2采取防、截、排渗措施的目的是防止条渠外围地区发生次生盐渍化。 ，主要尺寸确定9.1一般规定9.1.1^9.1.2沉沙池设计中不同水深、宽度、长度的组合，均可得到满足设计要求的沉降率，因此，沉沙池主要尺寸的确定应拟定多种方案进行技术经济比较。，.2进口工作深度计算9.2.1水力冲洗式沉沙池水深不宜过大，以免因池底高程过低，致使冲排沙不畅。沉沙池的工作深度应尽可能选得小一些，以降低造价。前苏联规范建议在通常情况下可选择4m~5m;国内一般为3m-8m>个别15m-18m(天生桥二级)。9.2.2实践证明，条渠沉沙池水深控制在2.0m-3.5m的淤地效果较好。，.3工作宽度计算9.3-1-9.3.2实测资料表明，水力冲洗式沉沙池宽深比过大，池内水流三度性明显，池底泥沙淤积易形成滩槽，沉沙效果明显降低，因此沉沙池工作段宽深比不宜大于4.5.国内已建沉沙池工作段平均流速见表1,在前苏联规范中，工作段平均流速建议如下:1)设计最小沉降泥沙粒径在0.25mm-0.40mm之间的沉沙池，其平均流速可以在。.25m/s-0.50m/s范围内选择;2)设计最小沉降泥沙粒径为0.70mm时，平均流速的上限可提高到0.70m/s一0.80m/s;3)平均流速的选取与人池悬移质颗粒级配有关，当水流中较粗颗粒的泥沙占优势时，可以选取较大的平均流速。 表1已建沉沙池工作段平均流速、工作深度表设计最小沉降粒径沉沙池平均流速工作深度工程名称n】n】m/5】n渔子澳一级电站0.250.3878.0渔子溪二级电站0.250.3878.1南粗河三级电站0.250.346.2映秀湾电站0.250.3510.0羊卓塑湖电站0.100.057-8天生桥二级电站0.400.675^0.81015--18清水河电站0.250.2^0.35.2槟榔江电站0.250.25苏帕河电站0.200.287--0.162安顺关脚水电站0.250.52，.4工作长度计算9.4.1-9.4.2附录B推荐的计算公式和方法，通过大量水槽试验资料和原型观测资料验证，符合较好，但还存在以下问题。水电站、泵站沉沙池的池长短、水深大、流速小，水流挟沙力可以忽略不计。但条渠沉沙池淤积后形成新的河床，主流沟的水流挟沙力不能忽略。目前对水流挟沙力的研究还不够成熟，特别是分组水流挟沙力，因此采用了简化计算方法。这一问题有待今后继续研究、完善。为留有余地，采用池长较计算池长增加20%,，.5纵向底坡9.5.1式(9.5.1)为均匀流流速公式，由于池底泥沙淤积，床面糙率较大，各工程糙率系数取值不同，一般为。.0225-0.0275沉沙池工作段底坡一般取。01一0.05，排沙道底坡应大于沉沙池工作段底坡，以确保冲排沙效果，其底坡也应同时满足式 (9.5.1)的要求。，.6水力冲洗式沉沙池的冲洗计算9.6.1-9.6.3定期冲洗式沉沙池淤积容积与冲洗周期成正比。淤积容积选得小一些，可减少沉沙池工程量，但冲洗周期短，对发电或供水可能造成不利影响;冲洗周期长一些，有利于发电和供水，但沉沙池淤积容积相应增大，增加了工程量。因此应根据工程的具体情况，进行技术经济比较，确定合适的冲洗周期和淤积容积尺寸。9.6.4水利工程定期冲洗沉沙池冲洗计算的目的是为确定冲铣流量和池室冲洗总历时，以求合理地确定引渠设计流量和沉沙池布置。在多室定期冲洗式沉沙池中，当某室刚刚停止沉沙运行，池内部分泥沙尚未充分密实，及时关闭进口闸门并开启冲沙闸门，池内水位从静水位降落泄空，池末淤沙和高浓度水体随着排出，此过程称泄空冲洗。泄空冲洗的特点是时间短，排出含沙量大。当水位降落接近淤沙面时，出池含沙量最大。根据原型观测和模型试验，泄空冲洗出池含沙量为200kg/m"^-500kg/m"，见表2,表2沉沙池泄空冲洗排沙含沙t表沉沙池观测泄空平均单宽流量出池平均含沙量出池最大含沙量淤沙粒径名称方式m0/(s·m)kg/m3kg/m3rl】rn大禹渡原型0.335009000.09^-0.18大禹波原型0.334008000.09-0.18阳武河原型0.272004000.05-0-40禹门口模型0.16280670d-0.06禹门口模型0.16275600d-0.06禹门口模型0.16250700d-0.06禹门口模型0.16284873d-0.06溯源冲洗紧随泄空冲洗进行。冲洗开始时，水面有很大跌落， 沿洲面从下游至上游的水面线存在明显的坡折点，坡折点下游坡陡流急，发生强烈冲刷，使坡折点位置不断向上游发展。以冲沙前池底为基点，从下游向上游冲刷发展为特征，使洲面不断降低，直到前后坡度趋于一致时，则标志着由下而上的溯源冲洗阶段进人由上而下的沿程冲洗阶段。 10结构设计10.0.1不同类型的沉沙池，其水工建筑物的型式亦有所不同。对于各类建筑物的一般设计规定(包括水力设计、结构设计、渠堤设计、防渗排水设计和地基设计等)，应按现行有关规范执行，本规范不再重复写人。沉沙池的布置受地质、地形、冲沙水头等条件的限制，一般布置于沿河的一、二级阶地，因此应特别重视沉沙池底板抗浮稳定的验算。10-0.3当沉沙池布置在山脚时，应重视边墙外侧的排水设计，防止山洪或泥石流出现时危及边墙的安全。 11运行设计11.0.1沉沙池作为引水枢纽的一个组成部分，其运行原则必须与枢纽运行协调一致。在进行沉沙池各方案技术经济比较时，设计应根据河流泥沙情况及枢纽布置，选定不同的泥沙设计值及拟定不同方案沉沙池进行比较，其运用条件是不能忽略的因素，故选定方案时必须明确运用条件。11.0.2-11.0.4不同河流泥沙特性、输沙量年际和年内分配不同，设计在充分掌握各方面资料的前提下，根据泥沙设计值及沉沙池冲洗方式，提出冲洗的控制条件，以指导沉沙池的实际运行。定期冲洗式沉沙池包括冲洗时机、冲洗方式及底孔排沙运行方式。连续冲洗式沉沙池若不连续开启排沙，落淤的泥沙将堵塞排沙廊道及进沙孔。11-0.5条渠沉沙池采用分期淤高，轮换沉淤的方式，可保证条渠的安全运用，并可提高条渠的利用率。高水高淤，就是在汛期高水位时将河水引到枯(低)水位时不能沉沙的条渠，使之淤得更高;低水低淤，就是在枯水季节，将河水引到新(低)条渠沉沙。 12泥沙原型观测设计12.0.1为指导水电水利工程沉沙池的合理运行，并为研究泥沙运动规律、水轮机或水泵磨损与泥沙的关系积累资料，本条规定应将沉沙池原型观测列人设计内容。12-0.2沉沙池泥沙原型观测工作量大，精度要求高，为减少观测工作量，不同类型的泥沙池应根据运行需要确定是否开展原型观测。12-0.3定期冲洗式沉沙池设计冲洗周期是按特定人池含沙量，颗粒级配和人池流量，根据淤积容积尺寸确定的。沉沙池投人运行后，实际人池含沙量和颗粒级配随时间变化，为掌握冲沙时机和冲沙历时，应在运行中进行监测。12-0.7水电站(泵站)各台水轮机(水泵)磨损程度往往存在差别，一方面可能是由于水轮机(水泵)型号、加工工艺或材质缺陷不同造成，另一方面可能是进人各机组(水泵)含沙量和颗粒级配不同所致，为研究分析磨损与泥沙的关系，有必要取得各机组过机(泵)含沙量和颗粒级配的资料。12-0.8排沙廊道出口取单样含沙量计算输沙率并作颗粒级配分析，目的在于检验人池、出池沙量是否平衡及排沙廊道输沙能力。12-0.9《河流悬移质泥沙测验规范》属国家标准，为保证测验精度，沉沙池工作段及引渠悬移质测验必须执行该规范规定的方法和技术要求，对过机泥沙取样方法有待进一步研究。'