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水保方案的沉沙池设计参考规范①《水利水电工程沉砂池设计规范》（sl269-2001）、②《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）。
1 什么是沉沙池沉沙池是指用以沉淀水流中大于规定粒径泥沙的水池。
沉沙池应沉淀泥沙的粒径，主要取决于引水用途。
2 允许过流泥沙一般允许泥沙粒径不宜大于0.05mm，沉沙池出口允许含沙量不宜大于10kg/m3。
具体允许泥沙粒径大小应根据当地具体的实际情况确定，水流中所含细颗粒泥沙，对农田有肥田作用，也不会淤积渠道，可输送到田间。
3 沉沙池型式沉沙池型式可结合冲沙方式，采用定期水力冲沙或人工清淤的条带形沉沙池。
有天然洼地可以利用时，也可对采用沉沙条渠。
沉沙池的进口段宜采用两侧均匀扩散的对称布置；受条件限制时，也可采用单侧扩散布置，但需设置与池厢潜没隔墙相对应导流墩（墙）。
进口段长度可取15～30m。
沉沙池的出口段宜采用两侧均匀收缩的对称布置；出口段可取10～20m，水流收缩角宜为10°～20°。
必要时，出口处可设置跌梁式活动底坎。
池厢深度可取2.5m～3.5m。
池底纵坡应根据冲沙流速及具体冲沙条件等进行计算，可取1/200～1/50。
采用定期冲沙的冲沙流速不宜小于2～2.5m/s。
池厢横断面宜取矩形或梯形。
池厢分段应设伸缩沉降缝，缝距可距10～20m，缝内应设缝内止水。
4 沉沙池计算公式进入沉沙池的总泥沙量按公式（1）计算确定c s s F M w γλ/⨯⨯=公式（1）式中：s w ——进入沉沙池总泥沙量，m 3；λ——输移比，取为0.45，a/s M ； s M ——场地平均土壤侵蚀模数（t/km 2.a ），根据第七章水土流失预测章节取值；F ——汇水面积，km 2；c γ——泥沙容重，t/m 3，取值1.20t/m 3；池厢工作宽度可按公式（2）计算确定。
公式（2）式中 ：B p 为池厢工作宽度（m ）；Q p 为通过池厢的工作流量（m 3/s ）；H p 为池厢工作水深（m ），可取用池厢深度的70%～75%；-V 为池厢平均流速（m/s ），可根据沉沙池内可能沉淀的泥沙粒径按表1确定。
浅析水利工程沉沙池布置结构与整流排沙效果【摘要】本文为探讨水利工程中沉沙池的布置结构以及其整流排沙的效果，将从不同类型沉的运行特点、运行设计，以及调流板及溢流槽对沉沙池中水流调整的作用进行详细分析，以期对水利工程事业的发展有所帮助。
【关键词】水利工程；沉沙池；排沙【引言】现代社会快速发展，科学技术随着社会的发展不断的改进，特别是在水利工程上的技术更是日新月异。
水利工程不单单只是给予广大社会群众提供用水发电，还能够对自然界的地表水以及地下水进行控制，防治水土流失，达到治理、调配、保护、开发利用、除害兴利的目的。
为保障和指导沉沙池的正常运行，掌握沉沙池的运行状况、水沙变化等内容非常重要。
1、不同类型沉沙池运行特点1.1连续冲洗式沉沙池连续冲洗式沉沙池，常用于水利工程中，其运行方式比较特殊，冲沙和迟室同时运行，且连续运行，在持续供水期间，沉下来的泥土陆续通过池底进入排沙通道，然后排入下游河道。
这种沉沙池由四部分组成，分别是上游连接段、下游连接段、工作段和排沙通道，且各部分协调运行着。
1.2定期冲洗式沉沙池这种沉沙池也多用于水利工程中，和连续冲洗式沉沙池的布置不同的是，它一般采用多式布置，其现在特点是冲洗与沉沙交替运行，即在沉沙池淤积的沙子满了之后，将这一沉沙池进行排沙，然后另一沉沙池投入使用，这样在另一沉沙池满了之后再换原来的沉沙池。
这样就能够保证沉沙才连续性。
但是这种方式需要控制人员能够及时掌握沉沙冲洗的时机和方式等。
1.3条渠沉沙式该种沉沙池比较特殊，运用自然力量进行淤积沙子。
所以自然力量，其实就是利用天然的洼池和滩涂浇筑成较长的宽且浅的土渠，当沙子淤积满整个土渠后，就能够将该地区用来还耕，这种土地不仅土壤养分租，且水分也充足。
当然，在该种沉沙池运行过程中，要能够控制你啥的语境，对沉沙式的使用年限和延长等要有一个精确的计划。
2.沉沙池的运行设计2.1设计的必要性过去几十年，国内已经有部分地区建立了沉沙池，但是由于不注重沉沙池的设计，使得运行过程中漏洞百出，也使国家遭受了重大经济损失，为避免类似问题的发生，进行沉沙池设计显得十分重要。
水保方案的沉沙池设计参考规范①《水利水电工程沉砂池设计规范》（sl269-2001）、②《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）。
1 什么是沉沙池沉沙池是指用以沉淀水流中大于规定粒径泥沙的水池。
沉沙池应沉淀泥沙的粒径，主要取决于引水用途。
2 允许过流泥沙一般允许泥沙粒径不宜大于0.05mm，沉沙池出口允许含沙量不宜大于10kg/m3。
具体允许泥沙粒径大小应根据当地具体的实际情况确定，水流中所含细颗粒泥沙，对农田有肥田作用，也不会淤积渠道，可输送到田间。
3 沉沙池型式沉沙池型式可结合冲沙方式，采用定期水力冲沙或人工清淤的条带形沉沙池。
有天然洼地可以利用时，也可对采用沉沙条渠。
沉沙池的进口段宜采用两侧均匀扩散的对称布置；受条件限制时，也可采用单侧扩散布置，但需设置与池厢潜没隔墙相对应导流墩（墙）。
进口段长度可取15～30m。
沉沙池的出口段宜采用两侧均匀收缩的对称布置；出口段可取10～20m，水流收缩角宜为10°～20°。
必要时，出口处可设置跌梁式活动底坎。
池厢深度可取2.5m～3.5m。
池底纵坡应根据冲沙流速及具体冲沙条件等进行计算，可取1/200～1/50。
采用定期冲沙的冲沙流速不宜小于2～2.5m/s。
池厢横断面宜取矩形或梯形。
池厢分段应设伸缩沉降缝，缝距可距10～20m，缝内应设缝内止水。
4 沉沙池计算公式进入沉沙池的总泥沙量按公式（1）计算确定c s s F M w γλ/⨯⨯=公式（1）式中：s w ——进入沉沙池总泥沙量，m 3；λ——输移比，取为0.45，a/s M ； s M ——场地平均土壤侵蚀模数（t/km 2.a ），根据第七章水土流失预测章节取值；F ——汇水面积，km 2；c γ——泥沙容重，t/m 3，取值1.20t/m 3；池厢工作宽度可按公式（2）计算确定。
公式（2）式中 ：B p 为池厢工作宽度（m ）；Q p 为通过池厢的工作流量（m 3/s ）；H p 为池厢工作水深（m ），可取用池厢深度的70%～75%；-V 为池厢平均流速（m/s ），可根据沉沙池内可能沉淀的泥沙粒径按表1确定。
水利工程沉沙池布置结构与整流排沙效果分析水利工程沉沙池是水流沉淀沙粒的设施，通常用于河流、湖泊以及水库等地方，目的是将悬浮在水中的沙粒沉淀下来，以减少对下游水文环境以及水工结构的影响。
沉沙池的布置结构以及整流排沙效果对工程的运行以及效果都有着重要的影响。
下文将分析水利工程沉沙池的布置结构以及整流排沙的效果。
一、沉沙池的布置结构1.设计布置沉沙池的布置应根据河床的地貌特征以及水流的流速来进行设计。
通常情况下，沉沙池的布置通过分层设置，不同层次的沉沙池能够提高沉沙效果。
一般采用上游缓冲、中间沉沙、下游均流的布置方式。
2.池体形状和尺寸沉沙池的形状和尺寸应依据沉沙需求、水流特性以及具体工程条件进行确定。
沉沙池通常采用长方形或者正方形的形状，长度和宽度的比例应根据具体情况进行确定。
长度适当，有助于提高沉沙效果；而宽度的适度使水流通过时能进一步减小水流流速，有利于沉沙。
3.入口和出口设置为提高沉沙效果，沉沙池入口一般设在水流的较高河段，通过冲刷沉积物的方式使沉沙物进入池体。
出口设置则应尽量保持出水的均匀，并通过加设泄流坝或者溢流坝等工艺来降低出水的流速，避免被带走的沉沙物。
4.池内结构沉沙池内部应适度设置隔墙、石块等结构，以增加水流的阻力和运动轨迹，促使沉沙物聚集在池底。
同时，沉沙池内部结构应保证流通畅通，避免产生淤积现象，影响池体的工作效果。
二、整流排沙效果1.整流作用沉沙池的入口和内部结构可以通过整流作用，使水流流向趋于均匀，从而促使沉沙物向沉沙池沉淀。
整流作用可以通过设置隔墙、石块等来实现，使水流在进入沉沙池前能够减少流速并产生旋涡，提高沉沙效果。
2.排沙效果沉沙池的出口设计重点是将悬浮在水中的沙粒通过控制出水流速和流向的方式，实现排沙效果。
出口设置应根据水流流速、沙粒大小和沙粒含量等参数综合考虑，以达到最佳的排沙效果。
3.人工维护虽然沉沙池具有一定的沉沙效果，但由于水流条件和环境变化等因素，沉沙池还需要进行人工维护。
1大盈江四级水电站工程概况1.1概述大盈江属伊洛瓦底江水系，流域位于东经97°33′～98°35′、北纬24°25′～25°38′之间，河流发源于云南省腾冲县境西北部中缅国界附近的尖高山，由北向南流，源头由大岔河、胆扎河和轮马河组成。
中游称槟榔江，流经腾冲、梁河、盈江等县境，于盈江县新城附近纳入南底河后称大盈江。
大盈江在洪蚌河口流出国境进入缅甸，在缅甸巴莫附近汇入伊洛瓦底江。
大盈江全长189.3km，平均比降10.1‰，国内流域面积5859km2。
大盈江水电站（四级）位于德宏州盈江县境内的大盈江干流上，坝址位于大盈江下游河段38号桩以上约500m处，坝址控制流域面积5652km2，坝址多年平均流量244m3/s。
厂址位于洪蚌河口与大盈江汇口上游约1km处，控制流域面积5888km2。
开发利用河段长约16.6km，平均比绛19.23‰。
电站厂房距盈江县城的公路里程约78km，距昆明市的公路里程约812km。
电站施工期交通条件较好，对外公路主要有两条，一条为：昆明～楚雄～大理～保山（大官市）～腾冲～梁河～盈江～大盈江四级水电站。
另一条为：潞西～梁河～大盈江四级水电站。
铁路主要为：昆明～大理二级铁路，该段铁路可通过成昆铁路、贵昆铁路、南昆铁路和内昆铁路与全国铁路联网。
本电站是以发电为主要任务，无防洪、灌溉及航运等其他要求。
正常蓄水位高程▽585.00m，相应库容约15.99×104m3，最大坝高34.0m，属引水式电站，装机规模为700（4×175）MW。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）规定，确定大盈江水电站（四级）的工程规模为大（2）型，工程等别分二等。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）中5.0.7规定，经技术经济论证，将首部挡水、泄水主要建筑物级别降低一级。
电站主要建筑物级别：引水发电系统主要建筑物为2级，次要建筑物3级，临时建筑物为4级；首部枢纽挡水不及泄水主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。
中华人民共和国行业标准水利水电工程沉沙池设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准主编单位水利部山西水利水电勘测设计研究院批准部门中华人民共和国水利部施行日期年月日中华人民共和国水利部关于批准发布的通知水国科号计划单列市水利厅新疆生产建设兵团水利局批准为水利行业标准标准的编号为本标准自年月前言修正计划由水利水电规划设计管理局水规技便字第按照技术各流域水系水利工程与水电工程的沉沙池也有很大不本规范共章章分别为总则号设计资料沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准位置及主要尺寸确定原个附录分别为泥沙沉速计算水电站沉本规范解释单位水利部水利水电规划设计总院本规范主编单位水利部山西水利水电勘测设计研究院副主编单位国家电力公司成都勘测设计研究院参编单位水利部西北水利科学研究所本规范主要起草人黎运芬杨晋营胡克让木谭伟民曹鉴湘王仁龙李杜元李国梁刘期勇陈星刘旭东目次总则主要符号术语主要符号基本资料入池含沙量及颗粒级配沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准水利灌溉工程沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标淮水电引水工程沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标淮工程布置水力冲洗式沉沙池一般规定连续冲洗式沉沙池布置定期冲洗式沉沙池布置主要尺寸确定一般规定工作深度计算工作宽度计算工作长度计算工作段纵向底坡水力冲洗式沉沙池冲洗计算运行设计一般要求定期冲洗式沉沙池原型观测和监测连续冲洗式沉沙池原型观测和监测条渠沉沙池原型观测和监测附录沉降计算方法水面线计算沉降率计算恢复饱和系数淤积计算附录悬移质泥沙沉速计算附录水利工程定期冲洗式沉沙池冲洗计算附录水电站沉沙池有压及无压排沙水力学计算有压排沙水力学计算无压排沙水力学计算本规范的用词和用语说明总则为统一水利水电工程引水建筑物中沉沙池设计的技术标本规范适用于大中型水利水电工程中级及级以上用对重要工程应用理论分析和模型试验相结合的方法沉沙池设置及设计并应与枢纽工程的运行协调沉沙池设计术语沉沙池用以沉降挟沙水流中泥沙颗粒刁于设计沉降粒径的悬移质泥水连续冲洗式沉沙池下游联如图和图图单室连续冲洗式沉沙池进口闸扩散段冲沙支廊道配水墩冲沙主廊道梯形槽壁事故冲沙闸出口闸沉沙池中心线定期冲洗式沉沙池即当沉沙池中某池出池含沙量及其粒径超过泥沙沉降设计标准时同时将已冲洗后恢复沉定期冲洗式沉沙池由上游联接连续冲洗式沉沙池池室横断面沉沙室图定期冲洗式沉沙池布置图剖面图池室进口闸冲沙闸沉沙池中心线池室隔墙条渠沉沙池淤条渠沉沙如图和图图沉沙条渠平面型式图梭型沉沙条渠工作段工作长度工作宽度梯形断面沉沙池为正常水位以下的工作深度工作流量对连续冲洗式沉沙池为引用流量与冲沙流量之和对定期定期冲洗式水电工程沉沙池和非冲洗式沉沙池冲洗流量沉沙与冲沙交替运行池室冲沙引渠设计流量不得小于沉沙池工池室池厢定期冲洗式沉沙池中由高于设计淤积面以溢流堰区过机多年平均含沙量粗粒径含沙量主要符号设计资料基本资料沉沙池设计应收集以下基本资料资料设计引用流量及其过程水轮机工作水头或泵站单级扬程入池含沙量及颗粒级配时段平均入池含沙量按下式计算式中经分析论沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准水利灌溉工程沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准自流灌溉引水含沙量和泥沙粒径超过输水渠道允许挟沙沉沙池出池含沙出池泥沙允许粒径不宜大于条规初步并经进一步技术经济比较后确出池泥沙允许粒径不宜超过图提水灌溉泵站设置沉沙池的初步差别条件图大于等于泥沙允许粒径的泥沙沉降率宜取水电引水工程沉沙池的设置条件及泥沙沉降设计标准设置沉沙池的初步判别条件当过机多年平均含沙量及过机多年平均粗粒径含沙量与水轮机额定水头的交点处图水电站设置沉沙池的初步判别条件图的若均处于图的区时宜设置沉沙池若均处于图区时结构设计及过流部件材水电站设置沉沙池应在水轮机泥沙磨损程度及磨损危害电站效益及运行检水电站沉沙池设计最小沉降粒径标准见表表水电站沉沙池设计最小沉降粒径注宜取为位置及类型选择沉沙池的位置宜邻近首部取水枢纽进水口当受地形条件布置沉沙池应合理利用地形地质条件避开水利工程沉沙池宜采用定期冲洗式沉沙池或条渠沉沙池也可采水电工程沉沙池宜采用定期冲洗式沉沙池若地形开阔宜选用定期冲洗式沉沙池宜选用连续冲洗式水利工程定期冲洗式沉沙池可结合枢纽工程总体布置设平原地势低洼地区或滩涂地带的水利工程沉沙池宜选用条渠沉沙池如有必要采用机械清工程布置水力冲洗式沉沙池一般规定沉沙池的引渠必须满足设计引用流量和含沙量范围内正沉沙池轴线宜与其进口前的引渠轴线的延线重合并应采上游联接段的布置应使水流均匀扩散至沉沙池工作段并符合下列要求于采用非对称扩散型式两侧扩散角之和不宜大干该进口闸的孔数应与池室池室进口闸闸槛顶应与其上游底板齐平或略高并宜高于池室有污物来源的应在进口闸设拦污栅及清污设施拦污栅及清污设施的布置沉沙池工作段除满足沉沙要求外还应满足冲洗排沙冲沙闸的闸门及启闭出口应连续冲洗式沉沙池布置连续冲洗式沉沙池冲洗系统应由若干条支廊道和主廊道连续冲洗式沉沙池工作段池底可沿池宽方向做成若干倒槽壁坡角槽连续冲洗式沉沙池冲洗系统支廊道应顺水流方向布置于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支廊道应具有良好的水力条件单室连续冲洗式沉沙池宜在沉沙池工作段末端设置事故设置旁侧溢流堰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当其下游为有压引水道时定期冲洗式沉沙池布置水利工程定期冲洗式沉沙池的工作段除符合本规范第条规定外还应符合下列要求池室的边墙和隔墙应高于正常水位顶水深宜小于通过水力学计算应在池末横墙底部设置排沙孔排沙孔的流量可取工作流量的每池厢的排沙孔不宜少于当沉沙池出口邻近下游输水道的提水泵站时宜在输水道的适当位置设置旁侧溢流堰堰顶高程和堰宽应根据泵站机组突水电站定期冲洗式沉沙池下游联接段后输水道应设置出条渠沉沙池布置条带形或梭形扬水堤在布设条渠时沉主要尺寸确定一般规定沉沙池主要尺寸应根据地形地质条件拟定不同方案经技沉沙池主要尺寸应符合本标准第章中规定的泥沙沉降工作深度计算定期冲洗式沉沙池工作段进口水深和进口工作深度的计算要求如下式中水利工程定期冲洗式沉沙池包括溢流堰区长度工作段进口工作深度按下式计算式中利工程定期冲洗式沉沙池可选水电站连续冲洗式沉沙池工作段进口工作深度应满足下式式中条渠沉沙池水深宜选择在工作宽度计算式中可在下列范围内选择当沉降最小粒径为可选当沉降最小粒径为时其值可选水力冲洗式沉沙池单室工作宽度与平均深度之比不宜大于定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度应满足下式式中条渠沉沙池工作宽度可用式初选尺寸当出池值可按工作长度计算附录在符合第确定沉沉沙池工作段设计长度宜取计算长度的验证悬移质出池含沙量和大于等于设计最小沉降按附录有关规定计算各时段出池当出池含沙量及泥沙允许粒径接近第可将其累积运行时间作为条渠使用各池室的侧向溢流堰合计长度可按下式计算式中重力加速度流量系数工作段纵向底坡定期冲洗式沉沙池的工作段应具有足够的纵向底坡且应式中结合条渠宽度水力冲洗式沉沙池冲洗计算定期冲洗式沉沙池冲洗周期与淤沙容积的确定应进行技冲洗冲洗周期按附录按附录水电工程水力冲洗式沉沙池工作段冲沙流速不得小于附录时可按附录必要时应通过模型试验连续冲洗式沉沙池的廊道水力学计算可按附录当进行排沙廊道输沙能力复核时入池含沙量可参照实测最结构设计应力每隔当沉沙池内无隔当池宽按型顶板上应设进沙孔连续冲洗式沉沙池的冲沙廊道过水断面要求运行设计定期冲洗式沉沙池运行设计应根据泥沙淤积和出池泥沙设计中应提出底连续冲洗式沉沙池运行期间应连续开启冲沙廊道出口闸应调整运行安排后期可利用出口闸调节水位控制出当淤积达到设计淤积高程以下并引入细颗粒泥沙应根据不同沉沙池的运行要求设置必要的运行和检修设原型观测和安全监测设计一般要求观测记录表格格式和观测按照国家及行业现行有关标准及规范水沙原型观测的主要项目应包括观测断面位置的布设和数量应能控制过池水力泥沙因子观测设施布置应考虑观测方便水位观测方法应悬移质测验方法应按安排各水轮机组或抽水机组过机含沙量和颗粒级配定期冲洗式沉沙池原型观测和监测含沙量和颗粒级配的时期进原型观测项目除第和第条规定之外还宜包括以下项目底孔排沙流量和含沙量连续冲洗式沉沙池原型观测和监测目的连续冲洗式沉沙池沉沙效果观测应包括在各排沙廊道出条渠沉沙池原型观测和监测条渠沉沙池的原型观测和监测应以掌握沉沙效果和淤积附录沉降计算方法水面线计算应将沉沙池划分为面线式中池段长度池段床面纵坡池段平均流速池段平均水力半径由工作段进口至池末或溢流堰区首端沉降率计算应从上游向下游逐池段计算各计算断面分组含沙量变全池分组沉降率和大于某粒径级的沉池段下断面分组含沙量变化按下式计算式中下断面分组含沙量池段粒径组的恢复饱和系数按附录计算池段单宽流量池段分组沉降率按下式计算式中池段全池分组沉降率按下列公式计算当工作段无溢流堰区时当工作段尾部设有溢流堰区时式中大于粒径级沉降率按下式计算当为总沉降粒径组沙重百分数沉沙池淤积泥沙的第粒径组沙重百分数按下式计算式中粒径组沙重百分数恢复饱和系数恢复饱和系数宜尽量选用水质和泥沙特征相似的已建沉当选用有困难时处理悬移质泥沙粒径较细的水利工程沉沙池可用下式计池段粒池段水流摩阻流速处理悬移质泥沙粒径较粗的水电站沉沙池恢复饱和系数可用下式计算式中综合经验系数当沉沙池宽度与深度之比在取淤积计算水电工程定期冲洗式沉沙池设计冲洗周期内淤积体积可按下式计算当取式中为沉沙池内的可按下式计算冲洗周期式中水利工程定期冲洗式沉沙池的池室淤积计算可按下列公式计算池段某时段淤积体积可按下式计算式中池段淤积体积下式计算式中池段的时段平均淤积厚度池段池室工作宽度全池室冲洗周期的淤积体积可按下列公式计算式中断面的时段淤积厚度沉降设计标准时池室冲洗周期按下式计算式中条渠沉沙池的沉降率按第各池段的时段时段内全池淤积量全池各时段淤积体积式中附录悬移质泥沙沉速计算并应包含粒径级沉对粒径小于粒径大于粒径级沉速可当粒径等于或小于采用斯托克斯公式计算当粒径为采用沙玉清天然沙沉速公式计算当粒径大于采用沙玉清紊流区沉速公式计算以上各式中粒径组平均沉速应使用其上下限粒径沉速的几何平均值式中粒径组平均沉速水利工程定期冲洗式沉沙池冲洗计算对设有设计条件下宜为逐池室交替运用源冲洗和沿程冲洗三阶段如图图冲洗过程示意图池室泄空冲洗排沙体积可用下式计算式中池室泄空冲洗历时可按下式计算式中以池末冲沙闸前的池底为基点将溯源冲洗阶段的淤沙各冲洗块体单宽平均输沙率可用下式近似计算式中溯源冲洗历时可按下式计算式中沿程冲洗出池平均含沙量和冲洗历时可用以下方法沿程冲洗出池平均含沙量可用挟沙力公式计算式中淤沙粒径的平均沉速沿程冲洗的冲洗历时可按下式计算得式中可取单室冲洗总用水量为式中当池室内设有池厢时泄空冲洗按池室一次泄空计算溯附录水电站沉沙池有压及无压排沙水力学计算有压排沙水力学计算有压排沙道内不应出现淤堵选定的冲沙流速应大于临界冲沙流速矩形断面排沙道的临界冲沙流速可采用罗耶尔经验公式计算式中当占圆形断面临界冲沙流速可用克诺罗兹经验公式计算小于该粒径沙重占沿廊道长度的水头变化按下式计算式中时取式中可采用等于廊道末端流量的支廊道进沙孔断面面积按下式计算式中可取取无压排沙水力学计算无压排沙冲沙临界流速可按下式计算式中在淤积物中小于该粒径沙重占在淤积物中小于该粒径沙重占冲沙单宽流量按下式计算等速流冲沙时冲沙历时可按下式近似计算确定式中本规范的用词和用语说明表示很严格非这样做不可的正面词采用反面词采用严禁表示严格在正常情况下均应这样做的正面词采用反面词采用或不得表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样做的正面词采用反面词采用表示有选择在一采用可表示指明应按其他有关标准规范规定执行的采用。
沉沙池的设计及不同池型的选择
【摘要】沉沙池是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。
沉沙池在多沙河流引水枢纽对水利工程充分发挥枢纽工程效益起着至关重要的作用。
在设计建设沉沙池时，应根据不同型式的沉沙池的特性、河流泥沙情况及枢纽运行条件，确定最合理的沉沙池设计方案，以实现沉沙池的最大效益。
【关键词】沉沙池；设计；池型；水利工程
一、前言
沉沙池是利用自然沉降作用，去除水中沙粒或其它比重较大的无机颗粒的构筑物。
其过水断面远大于引水渠道的过水断面，因而水流通过沉沙池时流速很小，挟沙能力降低，使水流中大于规定粒径的有害泥沙沉淀于池中。
沉沙池通常布置在渠首，也可布置在渠系内输水渠道附近，视地形条件而定。
然而，在给定的情况下，要达到所需要的除沙效果，沉沙池应选用合适的池型，采用不同的长度、宽度和深度。
对于多沙河流上设置沉沙池的水利水电工程，沉沙池常常作为引水枢纽的一个重要组成部分，其正常运行是保证枢纽工程正常发挥作用的重要条件。
二、沉沙池设计的重要性
在水利工程中，沉沙池用来沉淀水中大于规定粒径的有害泥沙，使水的含沙量符合水质要求并与下游渠道挟沙能力相适应的水池。
为保证和指导沉沙池正常运行，掌握沉沙池运行过程中的水沙变化、泥沙沉降率、泥沙沉降标准，积累资料，在沉沙池设计阶段进行沉沙池的运行设计和观测设计是很有必要的。
过去，国内部分已建沉沙池，由于缺少运行设计，形成了沉沙池运行管理的难度，也带来了一定的经济效益问题。
例如，有的定期冲洗式沉沙池由于入池水沙指标控制不当，致使沉沙池很快淤满，淤积时间达不到设计规定的时间；或由于冲洗时机不适宜，池内泥沙固结，造成了冲洗的困难，增加了冲洗费用。
有的条渠沉沙池由于只注意沉降效率，而导致沉沙池提前淤满，达不到设计规定的使用年限。
可见，沉沙池的运行是影响沉沙池正常发挥效益的重要因素之一。
在总结我国已建沉沙池运行经验的基础上，我国首次颁布的《水利水电沉沙池设计规范》明确规定“沉沙池的泥沙运行设计应符合沉沙池运行水位、设计入池流量、含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等运用条件的要求”，并在条文说明中强调，“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。
在沉沙池各方案技术经济比较时，应根据河流泥沙情况及枢纽布置，拟定不同设计方案的沉沙池进行比较，应满足其运用条件，故选定方案时必须明确运用条件”，这是对沉沙池设计提出的基本要求。
三、沉沙池的设计及不同池型的选择
沉沙池按位置分为渠首沉沙池和渠系内沉沙池；按冲洗设备分为水力冲洗式
沉沙池和机械清淤式沉沙池，前者又分为定期冲洗式和连续冲洗式；按沉沙池的数目分为单室式和多室式；按平面布置分为直线形沉沙池和曲线形沉沙池。
在我国水利工程中，主要采用的沉沙池设计有：连续冲洗式沉沙池、定期冲洗式沉沙池、条渠沉沙池。
1.连续冲洗式沉沙池
连续冲洗式沉沙池是指在连续供水的同时，将沉落的泥沙连续不断地冲排入下游河道的沉沙池。
连续冲洗式沉沙池，多用于水电工程，单室式和多室式的布置均有采用。
连续冲洗式沉沙池按平面形状又可分为直线形沉沙池和曲线形沉沙池，后一种常布置在由山区或丘陵区河流引水的渠首。
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。
连续冲洗式沉沙池的特点是压力水流冲洗，供水与冲沙同时进行，多用于含沙量较大,颗粒较粗,且不允许中止供水的情况。
在连续冲洗式沉沙池池室中，沉沙和冲沙同时连续运行，在连续供水的过程中，沉落的泥沙连续通过池底进沙孔进人排沙冲沙廊道，排向下游河道。
对于连续冲洗式沉沙池，排沙廊道能正常运行是保证沉沙池正常运行的关键。
排沙廊道及进沙孔堵塞会带来出池泥沙不满足设计要求、加快水轮机磨损，甚至被迫停机的后果。
同时也会造成排沙廊道检修的困难。
因此，为了避免落淤的泥沙堵塞排沙廊道及进沙孔，在连续冲洗式沉沙池运行期间，连续开启冲沙廊道出口闸门进行排沙是非常重要的，这在《水利水电工程沉沙池设计规范》(SL269-2001)中也有明确规定。
规范还同时规定了“当入池含沙量大于设计含沙量时，为避免出现出池含沙量和粒径不满足设计标准的情况，还应及时调整运行安排，直至暂停运用”，这同样也是非设计条件下减小水轮机磨损的沉沙池运行方式之一。
所以，连续冲洗式沉沙池的设计必须明确运行条件。
2.定期冲洗式沉沙池
定期冲洗式沉沙池是指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。
定期冲洗式沉沙池多用于水利工程，根据引水流量的大小，沉淀室可设计成单室或多室，一般采用多室式布置，主要由引渠、进口连接段、工作段(含溢流堰区)和冲排沙设施等组成。
其工作特点是沉沙与冲洗交替进行，当沉沙池中某池室淤积到一定程度后，及时进行冲洗，恢复沉沙容积，同时将已冲洗恢复沉沙容积的另一池室投入沉沙运行。
根据定期冲洗式沉沙池的运行特点，其运行设计应根据泥沙淤积、出池沉降标准等，提出不同水沙条件下的沉沙池冲洗控制条件，包括入池含沙量控制、冲洗时机、冲洗方式及闸门调度方式等。
在沉沙池运行设计中，应给出最大可能引水含沙量和相应的引水流量。
定期冲洗式沉沙池冲洗过程一般可分为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段。
冲沙闸开启后，池末部分尚未充分浓缩固结的泥沙被泄空水流挟带出池的过程为泄空冲洗阶段。
泄空冲洗结束后，及时开启进口闸门，逐厢引水冲洗，该冲洗过程中，前坡产生强烈的冲刷，并逐渐向上游发展，直到前后坡统一形成一
个坡降，此过程称为溯源冲洗阶段。
当前后坡的坡度统一后出现由上至下的冲刷，此过程称沿程冲洗阶段，冲洗历时较长，冲洗效率低于前两个阶段。
一般当淤积物冲洗去95%左右时，冲洗过程可终止，并按运行要求调度各闸门启闭。
沉沙池淤积过程中采用连续或间隔排沙方式，排泄池末的高浓度含沙水流，对保证溢流堰出池含沙量效果很明显，同时也可起到延长沉沙池淤积运行时间的功效。
《水利水电工程沉沙池设计规范》强调了定期冲洗式沉沙池底孔运行的重要性，规定“设计中应提出底孔排沙运行方式”。
因此，在水利工程沉沙池设计中还应确定底孔排沙流量和运行方式，并提出相应的操作运行设计。
3.条渠沉沙池
条渠沉沙池是指利用天然洼地或滩涂筑成的长度较长的宽浅土渠，淤满后可还耕或清淤后可重复利用。
这种沉沙池一般利用渠首附近天然洼地作为沉沙区，在沉沙区内用围堤和格堤分为若干条渠，其平面形状近似于菱形，各条渠可轮流使用。
每一条渠淤满后，即可用来耕种。
在中国黄河下游引黄灌区,常采用条渠形沉沙池。
在条渠沉沙池运行过程中，如何控制池内泥沙的淤积，对沉沙池能否达到设计规定的使用年限或延长使用年限是很重要的。
《水利水电工程沉沙池设计规范》规定“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；中、后期可利用出口闸调节水位，控制出池含沙量和粒径。
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0.3-0.5m时，宜停止使用，并引入细颗粒泥沙或用新挖条渠表土覆盖至还耕高程”，“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淤方式”。
因此，沉沙条渠的运行要充分利用沉沙容积。
对于灌溉条渠沉沙池，可在保证安全的前提下，要沉粗引细，浑水淤灌，以延长条渠沉沙池使用年限，并达到肥田改土的目的。
这是在综合考虑了土壤改良和延长条渠使用年限等因素的基础上，提出的条渠运行要求。
一般情况下，沉沙池淤沙较粗，不利于耕作。
因此，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0.3-0.5m时，宜停止使用，并引入细颗粒泥沙或用新挖条渠表土覆盖至还耕高程。
此外，条渠沉沙池采用分期淤高，轮换沉淤方式，可保证条渠的安全运用，并可提高条渠的利用率。
五.结束语
沉沙池作为多沙河流引水枢纽的重要建筑物，应根据枢纽的运行条件、沉沙池类型、供水对象，根据沉沙池运行水位、设计入池流量、含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等运用条件的要求，提出合理的运行设计和原型观测设计。
应当在考虑不同沉沙池的特性基础上，根据实际需要和客观情况选择合理的沉沙池，对于保证其在投入运用后的正常运行具有重要意义，也是尽可能地发挥枢纽工程效益的重要条件。
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