【摘要】選取何種類型的沉沙池結(jié)構(gòu)，決定著沉沙池的實(shí)際應(yīng)用效果。沉沙池結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)有多種，包含了直線型、曲線形、斜板式、續(xù)沖洗式、定期沖洗式沉沙池等多種形式。在本文中以實(shí)際工程案例為研究對(duì)象，對(duì)沉沙池結(jié)構(gòu)型式的選取方法進(jìn)行深入研究。希望相關(guān)的研究能夠促進(jìn)沉沙池結(jié)構(gòu)研究。

【關(guān)鍵詞】沉沙池；結(jié)構(gòu)型式；選取方法；分析

1.沉沙池結(jié)構(gòu)型式與特點(diǎn)、設(shè)計(jì)分析

沉沙池結(jié)構(gòu)型式主要分為幾下幾種：直線形沉沙池、曲線形沉沙池、沉沙條渠、旋流式、斜板式沉沙池等。這些沉沙池的實(shí)際分類主要是按照其實(shí)際的平面形態(tài)來劃分。沉沙池在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)其沖沙方式的差別化，可以直接將以上類型的沉沙池分為連續(xù)沖洗性沉沙池和定期沖洗式沉沙池。

1.1 直線沉沙池

直線沉沙池在實(shí)際應(yīng)用中可以分為四種類型，分別為單室、單室?guī)?cè)渠、雙室、多室四種。單室沉沙池的特點(diǎn)是在進(jìn)行沖洗環(huán)節(jié)中，可以通過側(cè)渠來進(jìn)行引水，在沉沙池出現(xiàn)臨時(shí)故障時(shí)并且不會(huì)導(dǎo)致其中間出現(xiàn)斷水的情況下，可以臨時(shí)引水，但其中的實(shí)際含沙量卻比較大，此情況下只作為臨時(shí)運(yùn)用。冬季引水可從側(cè)渠引水。如果水量超過了15-20m3/s時(shí)，就需要采用多室沉沙池。多室沉沙池的每室過流量，可以按照每室平分總量來考慮，其余各室通過全部流量。多室沉沙室不僅還可以進(jìn)行連續(xù)性的供水，并且沖沙時(shí)所需要的流量比較小。

1.2 曲線形沉沙池

當(dāng)河流水流比較急的情況下，其實(shí)際的推移質(zhì)比較多，那么在進(jìn)行人工取水的環(huán)節(jié)中，會(huì)受到水流的影響。因此，面對(duì)這樣的情況可以采用曲線沉沙池對(duì)引水進(jìn)口的推移質(zhì)沙泥進(jìn)行二級(jí)排沙處理。對(duì)曲線形的沉沙池結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究，在渠線平面為具有90°轉(zhuǎn)彎的彎曲狀的渠段。在實(shí)際應(yīng)中可以借助彎道水流的橫向環(huán)流原理，借用沖沙設(shè)施將泥沙逐漸的排出來。該種曲線的沉沙池與傳統(tǒng)直線形的沉沙池相比，具有較為明顯的優(yōu)越性，雖然其實(shí)際結(jié)構(gòu)比較簡單，但是在施工中比較便利，避免推移質(zhì)進(jìn)入到引水渠中。在該種類型的沉沙池結(jié)構(gòu)中，其數(shù)值比較大，在山區(qū)、谷口河段中應(yīng)用較多。

1.3 沉沙條渠

沉沙條渠主要是借助天然洼地沉沙構(gòu)成的特殊形狀的渠道。一般情況下該種條形渠道在黃河中下游地區(qū)河道上應(yīng)用比較廣泛。該種條渠的實(shí)際結(jié)構(gòu)比較特殊，其實(shí)際的池箱長度與其他類型的池箱相比，前者的長度更加的大。由于該種條渠為狹長形，使得沉沙功能比較突出。如不僅能夠沉降粗砂，還能夠沉降中粒徑的泥沙?；谠摲N沉沙條渠的特性，其在平原多泥沙河流的灌溉中應(yīng)用十分常見。例如，在黃河下游引黃灌溉取水工程中，由于實(shí)際工程的需要，充分的應(yīng)用天然洼地作為沉沙區(qū)，將條渠淤積滿之后作為耕地來用。借助該種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)沙荒地區(qū)的土地資源改良，保障土地與水源資源的充分利用。

1.4 旋流式沉沙池

旋流式沉沙池主要是應(yīng)用引水道中的水流，在圓筒中自動(dòng)產(chǎn)生旋流的方式，來產(chǎn)生環(huán)流力和水面差，該種形式能夠使得泥沙能夠向著中心運(yùn)動(dòng)。當(dāng)應(yīng)用旋流式的沉沙池進(jìn)行引水環(huán)節(jié)中，在最后需要通過其底部的圓筒中心所設(shè)置的排沙孔來排出泥沙。如在某地區(qū)的電站沉沙池設(shè)置，因場地的限制，而采用了旋流式的沉沙池。該種沉沙池結(jié)構(gòu)能夠有效的將進(jìn)入電站取水口中的危害粒徑，進(jìn)行分離。借助旋流式的結(jié)構(gòu)特性，使得不同質(zhì)量的泥沙產(chǎn)生向心力。

1.5 沖洗式沉沙池

沖洗式的沉沙池主要可以分為定期沖洗式和連續(xù)沖洗式。不同類型的沖洗沉沙池在實(shí)際應(yīng)用中，其結(jié)構(gòu)方式不同。

定期沖洗式沉沙池：在定期沖洗式的沉沙池工作一段時(shí)間之后，其池內(nèi)的泥沙堆積比較大，當(dāng)沉砂池的水?dāng)嗝鏈p小的情況下，其結(jié)構(gòu)中的流速會(huì)逐漸增加。在出池的實(shí)際含沙量比較大的情況下，將會(huì)導(dǎo)致沉沙池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，需要停止供水。定期沖洗式沉沙池的實(shí)際沖洗過程分為泄空沖洗、沿城沖洗、溯源沖洗等。

連續(xù)性沖洗特點(diǎn)就是沉沙、沖沙、供水能夠同時(shí)進(jìn)行。在連續(xù)沖洗模式下使得沉沙池內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生較多的泥沙沉積。

2.基于沉沙池結(jié)構(gòu)型式的選取方法研究——以奎屯河三級(jí)水電站沉沙池結(jié)構(gòu)型式研究為例

2.1 奎屯河三級(jí)水電站沉沙池簡介

在本文中以奎屯河三級(jí)水電站沉沙池的結(jié)構(gòu)形式選擇進(jìn)行研究，根據(jù)水電站實(shí)際情況分析，該水電站沉沙池結(jié)構(gòu)型式為直線型側(cè)渠式。該種結(jié)構(gòu)型式的沉沙池具有一定的優(yōu)勢，由于該種沉沙池分為兩廂沉沙方式，各個(gè)廂室分別布置于引水暗渠0+680～0+900段范圍兩側(cè)。同時(shí)在沉沙池的進(jìn)口設(shè)節(jié)制分水閘，閘室均為開敞式，由兩孔整體鋼筋混凝土水閘組成，兩閘夾角35°。將水電站的沉沙池閘底高程設(shè)置為980.59m，兩閘均為雙孔總寬6.0m，閘室段長7m，閘墩高5.5m，節(jié)制分水閘閘門為平面鋼閘門。同時(shí)對(duì)閘前與閘后的水位進(jìn)行限定，如閘前正常水位為984.26m，閘后正常水位為983.79m。沉沙池正常運(yùn)行水位為983.79m，溢流堰堰頂高程為983.09m，沉沙池末端渠道正常水位為983.03m。

2.2 奎屯河三級(jí)水電站沉沙池結(jié)構(gòu)型式

在三級(jí)水電站工程中，沉沙池自身的結(jié)構(gòu)為直線型，為了實(shí)現(xiàn)更好的沉沙，并且符合工程實(shí)際需求，考慮到電站冬季要運(yùn)行，冬季河道來水較清澈，沉沙池不運(yùn)行，電站引水直接從兩廂沉沙池中間的箱涵暗渠引水，在直線型沉沙池中將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化為條形渠。該種條形渠結(jié)構(gòu)型式在奎屯河水電站中的適應(yīng)性較高。該沉沙池的實(shí)際工作長度為174.9m，工作寬度為18.9m，沉沙池橫斷面為梯形復(fù)式斷面，池深8.3m～11.3m，邊坡為1：1～1：1.5，邊坡為15cm現(xiàn)澆混凝土板，其下鋪設(shè)兩布一膜（300g/m2+0.3mm+300g/m2）。沉沙池尾部設(shè)52.5m長的溢流側(cè)堰，清水由此流入引水暗渠，沖沙流量為5m3/s，設(shè)計(jì)流量50m3/s。

為了保障該水電站中的沉沙能夠被排出池外，經(jīng)過對(duì)沉沙池進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)之后，還需要對(duì)其進(jìn)行沖沙閘設(shè)計(jì)。沖沙閘的設(shè)計(jì)中，沖沙道總長為102.42m，要求在每側(cè)沉沙池末端設(shè)置1孔寬×高=2.0m×2.0m的沖沙閘。閘后接廊道，為鋼筋混凝土矩形斷面，內(nèi)襯C60硅粉混凝土，其內(nèi)斷面尺寸寬×高=2.0m×2.0m，側(cè)墻內(nèi)襯硅粉混凝土厚25cm，底部內(nèi)襯硅粉混凝土厚30cm。

結(jié)論

綜上所述，在本文中對(duì)沉沙池結(jié)構(gòu)類型分類進(jìn)行分析，針對(duì)不同類型的沉沙池結(jié)構(gòu)型式，分析具體的應(yīng)用環(huán)境。以奎屯河三級(jí)水電站沉沙池的結(jié)構(gòu)形式選擇進(jìn)行研究，根據(jù)水電站實(shí)際運(yùn)行情況及地形分析，并且制定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

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