引水枢纽的布置

第九章第九章 引水枢纽的布置引水枢纽的布置第一节第一节 取水枢纽的类型、工作特点及渠首位置选择取水枢纽的类型、工作特点及渠首位置选择一、引水枢纽的作用和类型一、引水枢纽的作用和类型1.作用、组成 作用：引水、防沙 组成：壅水坝（拦河闸），进水闸、冲沙闸，沉沙池、鱼道、船闸等2.类型（1）无坝引水：在江河下游应用较多，适用于枯水期水位、水量能满足要求的情况（2）有坝引水：适用于水量较丰富、但水位不能满足自流要求的情况。二、取水设计原理二、取水设计原理 （1）弯道环流原理 图 111 弯道环流示意图（a）平面图；（b）I-I剖面图；（c）dB水柱上的作用力淘刷淤积侧压力离心力合力表层流底层流（a）（b）（c）dBdHH第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置 （2）表层取水，底层排沙（底部冲沙廊道式）（3）壅水沉沙（沉沙槽式）（4）滤沙取水（底栅式）三、取水枢纽的工作特点三、取水枢纽的工作特点（1）无坝取水 受河水涨落、泥沙淤积及河床变迁的影响大（1）有坝取水 1）壅水坝上游的淤积问题 2）壅水坝下游的初期冲刷、后期淤积问题：1）合理选择渠首位置；2）正确处理取水与排沙的关系；3）必要的河道整治。四、渠首位置的选择四、渠首位置的选择 应综合考虑地形、地质、洪水特性、含沙量及河床演变规律等第二节第二节 无坝引水枢纽的布置无坝引水枢纽的布置 无坝取水是一种比较简单的取水方式。无坝取水是一种比较简单的取水方式。因为没有拦河建筑物，不能控制河道的因为没有拦河建筑物，不能控制河道的水位和流量。水位和流量。一、枢纽位置选择一、枢纽位置选择 根据河流弯道的水流特性，无坝渠首根据河流弯道的水流特性，无坝渠首应设在河岸坚固、河流弯道的凹岸，以应设在河岸坚固、河流弯道的凹岸，以引取表层较清水流，防止泥沙入渠。引取表层较清水流，防止泥沙入渠。式中m实验系数（一般取0.8）；B河道水面宽；R弯道中心线半径系数 m图112 取水口位置确定图0.20.40.60.81.01.2204060801000Ks（）BRL14BRmBL 取水口应设在弯道顶点以下水深最深、单宽流量最大、环流作用最强的地方 二、无坝取水枢纽的布置型式1）一首制渠首适用：河岸稳定、引水位置好的情况。v（1）位于弯道凹岸的渠首 v（2）引水渠式渠首 v（3）导流堤式渠首 山东打渔张渠首布置示意图引水渠 拦沙坎进水闸 西沉沙条渠 东沉沙条渠 黄 河 当河床稳定，河岸土质坚硬时，可将渠首进水闸建在河流弯道的凹岸，利用弯道环流原理，引取表层较清水流，排走底沙。位于弯道凹岸的渠首 当河岸不够坚固，易被水流冲刷变形时，可将进水闸设在距河岸有一定距离的地方，使其不受河岸变形的影响 拦沙坎图11-5 闸前有长渠的取水工程进水闸引水渠冲沙闸河道引水渠式渠首 导流堤式渠首 在不稳定的河流上及在山区河流坡度较陡、引水量较大的情况下，为了控制河道流量，保证引水防沙，一般采用导流堤式渠首 进水闸冲沙闸进水闸导流堤式取水工程（a)正面取水，侧面排沙布置示意图；（b）正面排沙，侧面取水布置示意图导流堤(a)(b)30401020图11-7 都江堰取水枢纽平面布置图岷江百丈堤成鱼嘴索桥外江闸阿公路二王庙内江江外金刚堤沙黑总河卧铁宝瓶口北飞沙堰离堆工业引水渠导流堤导流堤（二）多首制渠首 在不稳定多泥沙河流上，尤其是山麓性的河流，采用一个取水口时，常常由于泥沙淤积而不能引取所需的水量，严重时甚至不能引水，在这种情况下可采用多首制渠首。沉沙池干渠排沙渠引水渠泄水渠图11-8 多首制取水工程示意图第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置第三节第三节 有坝取水枢纽的布置有坝取水枢纽的布置 一、一、：壅水坝（拦河闸）、进水闸、防沙设施（沉沙槽、冲沙闸、冲沙廊道及拦污栅等）、其它专门建筑物 在多泥沙河流上 1.沉沙槽式渠首沉沙槽式渠首(印度式印度式)1）特点：侧引正排2）组成：壅水坝（拦河闸）进水闸、沉沙槽冲沙闸、导水墙缺点：入渠泥沙多（横向环流），壅水坝前的淤积问题，图11-9 沉沙槽式渠首布置图进水闸河道沉沙槽壅水坝冲沙闸导水墙第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置 2.人工弯道式渠首人工弯道式渠首1）特点特点：（1）人工造成弯道，利用弯道环流原理取水排沙；（2）正引侧排 2）组成组成：人工弯道、进水闸、冲沙闸、泄洪闸、下游排沙道 3）设计关键设计关键：洪水期能否在弯道内产生横向环流，平时弯道内能否保持输沙流速。右图为新疆喀什河人工弯道式渠首图11-16人工弯道式取水枢纽布置示意图820828冲沙闸进水闸40台阶引水弯道45河道67.714.711.8泄洪闸4086R=58.85R=110R=100R=50R=162.5渠首位置第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置 无坝取水名例都江堰水利工程 都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。多年来，至今仍然连续使用，仍发挥巨大效益，李冰治水，功在当代，利在千秋，不愧为文明世界的伟大杰作，造福人民的伟大水利工程。都江堰如今的实际灌溉面积超过一千万亩 宝 瓶 口第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置3.底栏栅式渠首底栏栅式渠首1）特点特点：（1）靠栏栅滤沙净水；（2）侧引正排2）组成：底栏栅坝、溢流堰、泄洪冲沙闸、导沙坎、上下游导流堤图11-17 底拦栅坝贯穿河床的取水枢纽布置示意图进水闸金属栏栅取水廊道底拦栅坝段溢流坝金属栏栅底拦栅坝取水廊道图11-20 新疆头屯河取水枢纽布置图进水闸泄洪冲沙闸底拦栅坝干渠导沙坎防冲板溢流侧堰头屯河淤积成沙洲AA2000底拦栅引水廊道防冲板防冲墙AA剖面8205601300400420第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置4.底部冲沙廊道底部冲沙廊道式渠首式渠首1）特点特点：（1）表层引水，底层排沙；（2）边引水边冲沙2 2）组成：）组成：拦河闸（壅水坝）、进水闸、冲沙廊道等3 3）型式：）型式：（1）侧面引水问题：上唇易淤，需增设廊道（2）正面引水图11-24 新疆和田地区冲沙廊道式取水枢纽（单位：m）冲沙廊道进水闸冲沙闸下游整治段引水悬板上游整治段溢流坝上游导流堤冲沙闸底孔进水闸引水悬板冲沙廊道剖面平面图 渠首采取正面泄洪，底层排砂，上层侧向引水形式。设有泄洪闸6孔，总宽度67.5米,设计流量500秒立方米。两岸进水闸共3孔,每孔宽10米。其左岸(墨玉县)2孔,右岸(和田县)1孔,设计引水流量分别为120和50秒立方米。闸门启闭由电脑自动控制。该工程完成土石方81.7万立方米,浇筑混凝土和钢筋混凝土3.26万立方米,砌石2万余立方米。远远望去，高达16米多的钢筋混凝土渠首工程巍巍壮观。喀拉喀什河渠首担负着两岸近90万亩耕地的灌溉和数十万人畜用水的引水任务。喀拉喀什河渠首喀拉喀什河渠首属二级建筑物，位于和田市西南27公里处，1984年开工，1988年竣工。该渠首是一座拦河悬板分层式引水枢纽工程，具有引水、泄洪、排砂等综合效果。第九章第九章 取水枢纽的布置取水枢纽的布置4.两岸引水式渠首两岸引水式渠首1）特点特点：同时满足两岸取水要求形式：（一）溢流坝两端建有沉沙槽式枢纽（二）拦河闸式两岸引水枢纽（三）斜坝式两岸引水枢纽2）问题：）问题：常有一岸取水口被泥沙阻塞3）解决方法）解决方法：（1）一岸引水，输水过河；（2）以拦河闸代替壅水坝（一）溢流坝两端建有沉沙槽式枢纽进水闸滚水坝伸缩缝混凝土护坦水泥砂浆砌片石进水闸导水墙导水墙混凝土隔水墙冲沙闸防洪堤怡 定 渠冲沙闸广 济 渠沉沙槽沉沙槽0 51525m图11-28 溢流坝两端建有沉沙槽的取水枢纽布置图 这种布置一般适用于稳定的河道或河床较窄、河水满槽的情况，或河道水量丰富，有足够的冲沙流量，使两岸取水口前的河床均能借冲沙闸形成深槽，保证引水畅通。（二）拦河闸式两岸引水枢纽新疆塔里木拦河闸式两岸取水枢纽平面布置图北岸进水闸南岸进水闸拦河闸苏河克阿导流堤水文测桥（三）斜坝式两岸引水枢纽新疆卡群两岸取水枢纽布置示意图1东岸进水闸；2泄洪闸；3悬臂式导沙坎；4冲沙闸；5灌溉进水闸；6电站进水闸侧堰溃坝段溢流堰导流堤护岸工程潜坝123456 这种枢纽是结合这种枢纽是结合河流的弯曲形式将河流的弯曲形式将溢流坝倾斜布置，溢流坝倾斜布置，除了溢流外，还起除了溢流外，还起导流作用，使河道导流作用，使河道形成形成S形河弯。两岸形河弯。两岸进水闸分别布置在进水闸分别布置在上、下弯的凹岸，上、下弯的凹岸，冲沙闸布置在斜坝冲沙闸布置在斜坝的两端，水流借河的两端，水流借河道整治建筑物先流道整治建筑物先流至上取水口，再流至上取水口，再流往下取水口。这种往下取水口。这种布置即能防沙入渠，布置即能防沙入渠，又可保证两个进水又可保证两个进水闸具有相同的取水闸具有相同的取水条件，引水防沙效条件，引水防沙效果良好。一般适用果良好。一般适用于河道具有稳定于河道具有稳定S形形河势的情况。河势的情况。