56961水电水利工程沉沙池设计规范标准DLT5107-1999.pdf

p5 9 备案号: j 1 7 -2 0 0 0 ol 中华人民共和 国电力行业标准 d l / t 5 1 0 7 一 1 9 9 9 水电水利工程沉沙池设计规范 s p e c i f i c a t i o n s o n d e s i g n i n g s a n d b a s i n o f h y d r o p o w e r a n d w a t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t s 2 0 0 0 一 0 2 一 2 4发布 2 0 0 0一0 7 一0 1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 p d l / t 5 1 0 7 一 1 9 9 9 水电水利工程沉沙池设计规范 s p e c i f i c a t i o n s o n d e s i g n i n g s a n d b a s i n o f h y d r o p o w e r a n d w a t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t s 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 2 0 0 0 1 7 6 4 号 冲月电14么眠 社 2 0 0 0 北京 dl/ t 5 1 0 7 -1 9 9 9 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 ( 9 0 ) 水设便字第 6 1 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。 g b 5 0 1 5 9 -9 2 河流悬移质泥沙测验规范 s d 3 0 3 -8 8 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 s a n d b a s in 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c o n t i n u o u s s c o u r i n g s a n d b a s i n 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i n t e r m i t t e n t s c o u r i n g s a n d b a s i n 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d e s i l t i n g c h a n n e l 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 . 5 t - 作长度w o r k i n g l e n g t h 沉沙池中用来沉积泥沙的工作段长度。 4 . 1 “工作宽度w o r k i n g w i d t h 沉沙池中用来沉积泥沙的工作段宽度。 4 . 1 . 7 工作深度w o r k i n g d e p t h 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 w o r k i n g f l o w 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 阿套娜隆崛鉴浦 .到翻硼酬州| 绷硬理粱舞 嘟衡引冒八 侧 l 为 11 f . 狱粥食娜洲 巴拭侧摘巴 囚.2.寸田 烈都蛤狱侣食娜划例呀甲n.，寸团 创攀h 哪渊侧指叫 脚健 咪一防 : 侧p - 1 ; ; 卜 为/ !r r.、 栩 闷 困咧姆烈急蜕拭那骨翱裂的.寸困 阿丽11(q困召斧(忍 洲白，恶澳忿书 八巴 郎半h翩塑恻台叫 昼口泪瞬理 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 图 4 . i 渠 道3 一沉 沙条渠 ; 4一 节制闸 42 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 m e a n a n n u a l s e d ime n t c o n c e n t r a - t io n t h r o u g h t u r b i n e 7 过机多年输沙量与过机多年引水量之比。 4 . 1 . 1 0 粗粒径含沙量c o a r s e s e d i m e n t c o n c e n t r a t i o n 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; s p :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; l w :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 ( 5 . 2 . 1 - 1 ) 5一卜刁 乙-q q一、丈jl 一一 ( q( qa ) ( q q ) ( 5 . 2 . 1 - 2 ) 式中:s 时段平均人池含沙量， k g / m ; s ; 天然河道日平均含沙量， k g / m ; q天然河道日平均流量， m / s ; q a 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m 6 0 0 3 0 04 00- 1 000 . 2 5 mm 一 一一适用于水斗式水轮机的电站d )0 . l o mm so f a r a 一 净一 1i 如即 10 0 2 0 0 3 0 0 4 0 4 ( b ? 5 0 0 6 0 0 ( m) 水轮机倾定水头h. 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 。 . 0 5 m m。 大于等于允许 粒径的泥沙沉降率宜取为 8 0 0 0 - 8 5 0 o . c m s ( k g / m 昌 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0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 - 1 2 0 。 采用非对称扩散型式， 两侧扩散角之和不宜大于1 6 。 一 2 4 0 。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 %e 4 )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 . 1 m-0 . 2 m. 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 s d 3 0 3 -8 8 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。 1 7 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 a z h一4+(1l- +i o l o ) ( 9 . 2 . 1 - 1 ) 刃c 式中:h工作段进口水深，m; a z 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 ) ; l w 沉沙池工作段长度， m; i o 排沙道底坡; l o 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; ,i h , 沉沙运行期允许淤沙厚度， 初拟方案时 h 。 可在h 的2 5 % -3 0 %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. , f d l 二 ， 。一气 i 十 2 s ) 2 b 十 ” 刁 c sr ( 9 - 2 . 1 - 3 ) 式中:a z , 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 3 m-8 m, 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 . 0 m-3 . 5 m, 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 . 0 5 mm-0 . l o m m时， 其值可选 0 . o 5 m/ s -0 . 1 5 m / s ，当沉降最小粒径为 0 . 2 5 mm 时， 其值可选0 . 2 5 m/ s -0 . 5 5 m/ s ， 当沉降最小粒径 为 0 . 3 5 mm时，其值可选 0 . 4 0 m/ s -0 . 8 m/ 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 ) 1 9 式中: b 定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度， m; q c 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 c r ( 9 . 5 . 1 ) 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。 1 0 结构设计 1 0 . 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。 1 0 - 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 l o m-2 0 m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。 1 0 - 0 . 3 应重视基础设 计及边墙外地 表排水设计。 1 0 - 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。 1 0 - 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 . 5 m， 支廊道的过水断面应沿 程加大 。 1 0 - 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。 1 0 - 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 1 1 - 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。 1 1 - 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。 1 1 - 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。 1 1 . 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。 1 1 - 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 . 3 m-0 . 5 m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。 1 1 - 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。 1 1 - 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。 1 1 - 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。 1 2 泥沙原型观测设计 1 2 . 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 - 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。 1 2 . 0 . ， 沉沙池工作段及引渠悬移质测验方法应按 g b 5 0 1 5 9执 行 1 2 . 0 . 1 0 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 。 . 0 6 2 m m部分采用沉降分析法、粒径大于 0 . 0 6 2 m m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 . 0 6 2 m m时，采用斯托克公式计算 1 8 0 0 p . -p , d p . i t ( a l ) 2 )当粒径为 0 . 0 6 2 mm-2 . o m m时， 采用沙玉清天然沙沉速 公式计算 l g ( s , ) + 3 . 7 9 0 + l g ( +p ) 一 5 . 7 7 7 =3 9 . 0 ( a2 ) 沉 速判数 ( a 3 ) p .- 一1 p . l / 3 州 粒径判数 p . 一 : t/3d 州 ， 一 “ 1 p . il o v 3/3 ( a 4 ) 0 . 0 1 7 7 5 1+ 0 . 0 3 3 7 t+ 0 . 0 0 0 2 2 1 t 3 ( a 5 ) 3 )当粒径大于2 . o mm时，采用沙玉清紊流区沉速公式计算 。一4 . 5 8喇 1 0 d ( a6 ) 式 中 : ， 水 的 运 动 勃 滞 系 数， c m / s ; 2 5 t 水温， ; d泥沙 粒径， m m; p s 泥 沙 密 度， g / c m ; p . 清 水 密 度， g / c m ; 。 泥 沙 沉 速， c m / s ; b 重力 加速度， c m / s e a . 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， c m / s ; w ; -粒径组下限粒径沉速，c m / s ; m , + i - 粒径组上限 粒径沉速， c m / 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: 7 1, - 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 ( b 2 )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(b 2 ) ( 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 ; q k 池段单宽流量，m / s ; q k 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; l k 池段长， m0 b . 1 . 3丈干 1救径级沉 降率按 下式计算 ( b 4 ) 式 中:l 艺 , ap; v ; 二一 艺 a p , i 粒径组下限粒径级编号， l = m , m - 1 , “ . ， 2, 按粒径由大到小顺序排 1 ; 第列 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 ; “ j 一 亏 ( bs ) 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 ， % 。 b 2 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 so q t 1 0 0 0 p a ( b6 ) 式中: v , -淤积体体积，m ; s o 设计冲洗周期内入池平均含沙量，k g / m ; q 沉沙池工作流量， m丫s ; i 总沉降率; t设计冲洗周期，。 ; p a淤积物干密度，t / m o 当取t为1 天的秒数时， 式 ( b 6 ) 中v ， 为沉沙池内的日淤积 体积，可按下式计算冲洗周期 ( b 7 ) 式中:t 冲洗周期，d ; v o 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 : a e - .除( b s ) 各池段出口断面含沙量为 s 一 艺s , ( b 9 ) 式中: 凡 池段出口断面 分组含沙量， k g / m ; s 池段出口断面含沙量，k g / m ; s o i 池段人口断面分组含沙量，k g / m3 . 4 )时段内k 池段淤积量按下式计算 v , ( s 。一 s) qa t 1 0 0 0 内 ( b1 0 ) 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。 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a v , 平衡水深可选 ( bl 1 ) 全池各时段累积淤积量 ，o v ， 一艺v ; ( b1 2 ) 少 = 1 式中: 1 时段数，j =l , 2 ，二，m o ; a v , 时段内k 池段淤积量，m ; 5 。 池段人口断面含沙量， k g / 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， m i . 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v k ， 且不宜小于2 . o m / s - 2 . 5 m / 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 v k 一 : 粼 (、一: ) 。 ，: 汉( c 1 ) _，. ，p w l s e r 、 一 1 t i 1一 二 厂】 ; 不 丁 二 屯 、怂 产. vv v ( c2 ) s 。 一 l s p 煞 q 几纪 户 ( c3 ) 式 中: v k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 . o o l m时， e=6 6 ;当6 =0 . 0 0 5 m时，e=5 0 ; p m廊 道内 浑水密度， t / m ; p s 泥 沙密度， t / m ; p -清 水密度， t / m ; 7 s 泥沙沉速， m/ s , 廊道挟沙水流中， 小于该粒径沙重 占 7 5; 冲 沙水流中的 含沙量， k g / m a . 沉沙池设计人池含沙量，k g / m ; 凡s0 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 .v s/4k 一 、 5 l o o s . 1 0 0 0+ 0 . 6 3 s .v a 4 4q ad ;, ( c 4 ) 式中: d , , 泥沙粒径， m, 廊道挟沙水流中， 小于该粒径沙重占 7 5 %, 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 ) ( v i2x 卜 v kj o1 c r j (c 5) c 二工 r v s( c6 ) 式中:h, 计算断面的水头，m; a z 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 . 0 1 7- 0 . 0 2 2 5 ， 计算支 廊道水头差时取 0 . 0 2 2 5 ，计算进水孔面积时取 0 . 0 1 7 , c . 1 . 3 支廊道沿长度方向的截面积按下式计算 a = q 妙 k q l = q 0 +( q ,三q o i 1 止 刁尹 ( c7 ) ( ca ) 式中: a 支廊道断面面积， m z ; q l 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2 0 %, c . 1 . 4 支 廊道进沙孔断面面积按下式计算 ql n o “ s i n ( b ) 了 2 x ( h一h i ) ( c9 ) h工作段进口水深，m; a , 进沙孔断面面积，mz ; n o 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 . 7 5 -0 - 8 5 ; 对百叶窗式孔口可 取 0 . 7 5 , c2 无压排沙水力学计算 无压排沙冲沙临界流速可按式 ( c 1 0 ) v, 一 。 75 a , l l o o s it s1,4 1 0 0 0+ 0 . 6 3 s. ( c1 0 ) 成。 泥沙粒径， m， 在淤积物中小于该粒径沙重占7 5 %; 。 二 泥沙沉速，m/ s ，在淤积物中小于该粒径沙重占 7 5 %; h 冲沙时的平均水深，m; s . 冲 沙水流含沙量， 可取2 0 k g / m - 8 5 k g / m , 单宽流量按式 ( c 1 1 )计算采用 q= ( 1 . 1 1 . 2 5 ) h v , ( ci 1 ) 冲沙历时可按下式近似计算确定: :一且:，1曰 中么中么2. 式c式c.c. 等速流冲沙时 a t 一 (1- 5 一 2. 0) 100 0pdvs .q b ( c1 2 ) 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; p d -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 “ 一 n v r “ ( d1 ) ( 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 。 .0 18 3j- o.siiu . ) 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 。. 05 23 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 s vw 1 0 0 0 p ,一 s ( ell 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 k g / 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2 0 0 k g / m ， 一 5 0 0 k g / m ; v 池室泄空冲洗起始淤积面以上水体体积，m ; p a 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 3 6 0 0 q ( e2 ) 式中:t 池室泄空冲洗历时，h ; 3 6 q池室泄空冲洗平均流量，m / s o e . 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3 0 %-4 0 %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“ j i ( e 3 ) 式中: q , 计算块体平均单宽 输沙率， k g / ( s “ m ) ; q j 计算块体冲洗平均 单宽流量， t n / ( 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 =4 7 . 5 , m二 1 . 2 8 6 , n =0 . 9 1 5 ; j ; 计算块体冲刷前后平均坡度， %。 2 )溯源冲洗历时 t: 一 3 .61 v ip a q ,r b , 一 s a q ( e4 ) 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; s o 冲洗水流人池含沙量，k g / 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 ( e5 ) 式中:s . -沿程冲洗含沙量，g r ) k g / m ; 庵 一- s “ 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 p a v, 3 . 6 q( s，一 s o ( e6 ) 式中:t , -沿程冲洗历时，h ; v ,沿程冲洗排沙体积，m， ; s o沿程冲洗水流人池含沙量，k g