引水枢纽解析课件55

一、概述1．引水枢纽的作用及类型引水枢纽的作用是把河流中的水引入渠道，以满足灌溉、发电、工业及生活用水等需要；并防止粗粒泥沙进入渠道。引水枢纽位于引水渠道首部，又称渠首工程。根据是否有拦河闸（坝）又分为有坝引水枢纽和无坝引水枢纽。无坝引水枢纽：它是一种最简单的引水方式，在河道上选择适宜地点开渠并修建必要的建筑物引水，称无坝引水枢纽。通常由进水闸、冲沙闸、沉沙池、河道整治建筑物及泄水排沙渠等组成。无坝引水枢纽在大江、大河的下游或山区河流上采用较多。第六章引水枢纽有坝引水枢纽：当河道水量比较丰富，但水位较低，不能自流灌溉；或引水量较大，无坝引水不能满足要求时，则应修建拦河坝（闸），以抬高水位，保证引取灌溉所需的流量。这种引水方式称有坝引水枢纽或有坝渠首。通常由溢流坝（亦称壅水坝）或拦河闸、进水闸、防沙冲沙措施、船闸、阀道、鱼道、电站等组成。由于工作可靠被广泛使用。引水枢纽的形式亦受经济条件制约。日本在50年代的有坝渠首多为闸坝结合式渠首（即壅水坝及冲沙闸），但随着其经济发展逐步改建成对天然河流状态无影响的拦河闸式渠首，目前多采用闸坝结合式（泄洪闸及壅水坝，大孔口泄洪闸兼作泄洪、排沙、排冰）进行改造原有半永久性渠首（壅水坝及第六章引水枢纽行洪滩地）。随着我国经济快速发展其拦河闸式渠首是未来的发展方向。2．引水枢纽的特点（1）无坝引水枢纽特点无坝引水枢纽的优点是工程简单、投资少、施工容易、工期短及收效快，而且不影响航运、发电及渔业，对河床演变影响小。其缺点是受河道的水位变化影响大，枯水期引水保证率低；在多泥沙河流上引水时，还会引入大量的泥沙，使渠道发生淤积现象，影响渠道正常工作；当河床变迁时，一旦主流脱离引水口，就会导致引水不畅，甚至引水口被泥沙淤塞而报废；当从河流侧面引水时，由于水流转弯，产生强烈的横向环流，以致引水口的上唇受到泥沙淤积，而下唇则受到水流冲刷。第六章引水枢

纽实验表明，水流转弯产生的横向环流，使大量推移质泥沙随底流进入渠道，并随引水率（引水流量与河道流量的比值）的增大而增大。当引水率达50%时，河道中的底沙几乎全部进入渠道。我国河套地区的经验认为，引水率不宜大于20%～30%。2．有坝引水枢纽的特点其优点是引水保证率高，而且不受引水率限制。缺点是工程量大、造价高，且破坏了天然河道的自然状态，改变了水流、泥沙运动的规律，尤其是在多泥沙河流上，会引起渠首附近上下游河道的变形，影响渠首的正常运行。1）对上游河道坝区的影响建坝后，上游水位抬高，流速减小，挟沙能力减低，故河流中的推移质泥沙淤积在上游，使河床逐渐抬高。这种淤积发展很快第六章引水枢纽有的工程在短期内将坝前淤平。坝前淤平后，失去对主流的控制作用，进水闸处于无坝引水的工作状态，而且由于主流的摆动，加剧了上游河岸的冲刷变形，甚至使主流改道，招致工程报废。坝前淤平也使泄流能力降低，回水水位亦增高。2）对下游河道的影响溢流坝运行初期，上游河床的淤积，下泄的水流含沙量减小，具有很大的冲刷力，使坝下游河床发生冲刷现象。当坝前泥沙淤平后，泥沙被挟带到下游，由于上游大量引水结果，下游河道流量相应减小，而含沙量增大，水流挟沙能力降低，使下游河床淤积。如果下游河道坡度较缓，这种淤积将使河床抬高。严重时会产生埋坝现象。根据以上特点，在进行引水枢纽设计时，合理布置枢纽建筑物，充分考虑泥沙对天然河道的影响，确保渠首正常工作。第六章引水枢纽图6—3河流弯道冲淤图

第六章引水枢纽图6—4弯道环流原理示意图1—表层流2—底层流第三节引水枢纽

第六章引水枢纽二、弯道环流原理天然河道都是弯曲的，对于土质河床，由于流量的随机性、地形及地质的千差万别，只有10～20%的直线段河道能保证其在不冲、不淤的稳定状态，而弯道均处于冲淤演变、摆动状态。其弯曲演变如图6—3所示。河流在直线段上的水深、流速及含沙量的分布是比较均匀的。弯道则不然，在弯道受离心力的作用，使表层的水流向凹岸水面壅高，凸岸水面降低，形成横向比降，如图6—4（b），因水流所受离心力的大小是和水流流速的二次方成正比，而河道水流流速的分布是表层大、底层小，故表层水流所受离心力较大，并沿水深逐渐减小。因离心力的方向与横向水位差所引起的水压力的方向相反，这第六章引水枢纽两种作用力的合力方向如图6—4（c）。在其合力作用下，表层的水流向凹岸，底层的水流向凸岸，从而形成横向环流，横向环流与纵向流合成为螺旋状前进水流，如图6—4（a）所示。当横向环流由上向下流动时，流速增大、含沙量较小，当流速大于凹岸的抗冲流速时，凹岸就产生冲刷。而底流流向凸岸时，含沙量大增，在岸坡处，底流转而向上流动，因重力作用，流速减小而使泥沙淤积。当水流到达表层后，改变方向再流向凹岸，周而复始。这样发展的结果，凹岸便成为水深流急的主流深槽，而凸岸则成为水浅流缓的浅滩。如凹岸不够坚固，则会使弯道逐渐向下游移动（如图6—3）。第六章引水枢纽根据弯道环流的特性，引水枢纽应布置在凹岸，引取表层较清水流，有效的防止泥沙入渠，并可防止引水口被淤积，保证引水量要求。三、无坝引水枢纽布置1．无坝引水枢纽位置选择合理确定无坝渠首位置，对于保证正常引水减少泥沙入渠起着决定性的作用，在确定位置时，必须详细了解河岸的地质、地形情况、河道洪水特性、含沙量及河床变迁规律。位置选择时可按如下原则确定：（1）根据弯道环流分沙原理，无坝渠首应设在河道坚固、河流弯道的凹岸，以引取层较清水流，防止泥沙入渠。设在弯道顶点以下水深最深、单宽流第六章引水枢纽量最大、、环流作作用最强强的地方方。这个个地点距距弯道起起点的距距离（L）可按下下式初步步拟定。。（6—1）式中m—系数，一一般取m=0.8～1.0时；B—河道设计计水位时时水面宽宽度，m；R—弯道中心心半径，，m。当地形条条件受到到限制，，不能把把渠首布布置在凹凹岸而必必须设在在凸岸时时，应将将渠首设设在凸岸岸中点偏偏上游处处，该处处环流较较弱，泥泥沙较少少。必要要时可在在对岸设设置丁坝坝将主流流逼向凸凸岸，以以利引水水。（2）在分汊汊河段上上，一般般不宜设设置引水水口，因因其主流流摆动不不定。常常常发生生交替变变化，导导致汊道道淤塞，，引水困困难。如如引水口口必须设设在汊道道上时，，并对河河道进行行整治，，将主流流控制在在汊道上上。第六章引引水枢枢纽图6－5引水口位位置图图6—6无坝引水水枢纽第六章引引水枢枢纽3）无坝渠渠首设在在河道的的直段也也是不理理想，因因在直段段侧向引引水时，，引水口口会产生生漩涡，，不仅进进水量小小而且也也不均匀匀。必需需从河道道的直段段引水时时，应把把引水口口设在主主流靠近近岸边、、河床稳稳定、水水位较高高、流速速较大的的地段。。（4）渠首位位置应选选在干渠渠路线比比较短，，而且经经过的地地方没有有陡坡、、深谷及及坍方的的地段，，以减少少土方工工程量。。2．无坝引引水枢纽纽的布置置形式无坝引水水枢纽布布置形式式，可分分为一首首制渠首首和多首首制渠首首两类。。（1）一首制制渠首，，有弯道道凹岸渠渠首及导导流堤式式渠首两两种布置置形式。。第六章引引水枢枢纽1）弯道凹凹岸渠首首：它适适用于河河床稳定定，河岸岸土质坚坚固的凹凹岸。由由进水闸闸、拦沙沙坎及沉沉沙设施施等建筑筑物组成成，如图图6—7所示。进水闸：其其作用是控控制入渠水水流，一般般布置在引引水口处，，应尽量减减少引渠的的长度，以以减小水头头损失和减减轻清淤工工程量。引引水口两侧侧的土堤应应为喇叭口口的形状，，以使入渠渠水流平顺顺，避免出出现漩涡，，减少水头头损失。进进水闸的中中心线与河河道水流所所成的夹角角，叫引水水角。一般般应为锐角角，通常为为了使水流流平顺，增增大引水量量，常采用用30°～45°。进水闸堰堰顶高程应应高于河床床1.0m～1.5m，与干渠渠渠底齐平或或略高。拦沙坎：其其作用是用用来加强天天然河道环环流，使底底沙顺利排排走，一般般布置在引引水口的岸岸边。坎的的形状第六章引引水枢枢纽通常采用““Γ”形。坎顶高高出渠底的的高度约0.5m～1.0m，见图6—7。冲沙闸：在在洪水期打打开冲沙闸闸，冲洗进进水闸前、、引渠内沉沉积的泥沙沙，见图6—8，其底板高高程比进水水闸低0.5m～1.0m。沉沙设施：：一般布置置在进水闸闸后面适当当的地方。。通常将总总干渠加宽宽加深而成成沉沙池；；也可建成成厢形的；；或利用天天然洼地布布置成条渠渠沉沙。第九章水水利利枢纽纽图6－7引嫩渠首拦拦沙坎布置置图1－拦沙坎；；2—叠梁第六章引引水枢枢纽2）导流堤式式渠首：在在不稳定的的河流上及及山区河流流坡降较陡陡，引水量量较大的情情况下，采采用导流堤堤式渠首来来控制河道道流量，保保证引水。。导流堤式式渠首由导导流堤、进进水闸及泄泄水冲沙闸闸等建筑物物组成。导导流堤的作作用是束窄窄水流，抬抬高水位，，保证进水水闸能引取取所需要的的水量。导导流堤轴线线与主流方方向夹角成成10°～20°，向上游延延长，接近近主流。进水闸与泄泄水排沙闸闸的位置一一般按正面面引水排沙沙的形式布布置，如图图6—8（a）所示，进进水闸轴线线与河流主主流方向一一致，冲沙沙闸轴线多多与水流方方向成接近近90°的夹角，以以加强环流流，有利排排沙。当河河流来水量量较大，含含沙量较小小时，也可可按侧面引引水、正面面排沙的形形式布置，，如图6—8（b）,泄水排沙闸闸方向与水水流方向一一致，进水水闸的中心心线与主流流方向以第六章引引水枢枢纽30°～40°为宜。图6－8导流堤式渠渠首（a）正面引水水，侧面排排沙示意图图（b）正面排沙沙，侧面引引水示意图图第六章引引水枢枢纽2）多首制渠渠首：在不不稳定的多多泥沙河流流上，采用用一个引水水口时，常常常由于泥泥沙的淤塞塞而不能引引足所需的的水量，严严重时甚至至使渠首废废弃。这时时应采用多多首制渠首首。多首制渠首首一般设有有2～3条引水渠，，各渠相距距1～2公里，甚至至更远些。。洪水期仅仅从一引水水口引水，，其余引水水口关闭。。枯水期，，由于水位位较低，则则由几个引引水口同时时引水，以以保证引取取所需水量量。在图6－9所示的布置置中有两条条引水渠与与进水闸相相连。其优优点是：某某一个引水水口淤塞后后可由其它它引水口进进水，不致致停止供水水；引水渠渠淤积后，，可以轮流流清淤、引引水。其主主要缺点是是清淤工作作量大，维维修费用大大。第九章水水利利枢纽纽图6－9多首制渠首首布置示意意图第九章水水利利枢纽纽3）无坝引水水枢纽上下下游河道整整治天然的弯曲曲河道一般般都得摆动动变迁的，，修建无坝坝引水枢纽纽后改变了了原来河道道的水流条条件，加剧剧了河道变变迁，引水水枢纽上下下游应进行行整治。整整治的目的的主要是：：使河道主主流靠近引引水口，并并能维持所所需要的水水位，以便便引入所需需的水量；；调整水沙沙分布结构构，引取表表层清水，，排走底层层泥沙；保保证渠首建建筑物不受受冲击或淘淘刷破坏，，平顺水流流以增加引引水量。河道整治措措施应根据据河床的稳稳定性、地地形、地质质条件、水水力特性，，进行全面面规划、综综合治理。。通常采取取的措施是是1）修建丁坝坝、顺坝：：丁坝、顺顺坝是用来来控制和束束窄水流，，防止河床床淤积变形形，调整河河宽，并保保护河岸不不受水流冲冲刷的河道道整治建筑筑物，如图图6—10所示。第九章水水利利枢纽纽用于引水口口的上游河河岸受水流流冲刷而坍坍塌变形，，河道主流流轴线改变变，偏离引引水口，恶恶化引水条条件等情况况。2）清除引水水口处的凸凸出体：当当引水口前前有硬土堆堆或硬石妨妨碍水流时时，必须清清除，以避避免导致主主流偏离引引水口。3）堵塞河汊汊：当引水水口处河道道枯水时期期形成几股股汊道时，，河槽位置置频繁改变变，使枯水水期引水困困难，可用用筑潜坝截截断汊道，，将水流导导向引水口口。以上各项措措施可单独独采用，亦亦可与护岸岸工程综合合在一起使使用。必须注意的的是丁坝及及顺坝属于于进攻性工工程措施，，在边界、、边境河道道治理中应应慎重采用用，避免引引起双方争争端。第九章水水利利枢纽纽图6—10(a)丁坝1—正常主流轴轴线;2-引水口；3-偏移主流轴轴线；4—原河岸线5—冲刷河岸线线；6-河岸防护；；7-丁坝；8-浅滩第九章水水利利枢纽纽图6—10(b)顺坝1—沉排；2—坝头；3－坝身；4－坝根；5－格坝；6—护岸第六章引引水枢枢纽四、有坝引引水枢纽布布置1．有坝引水水枢纽位置置选择首先应根据据河道特性性：在弯曲曲河道上应应选择弯道道凹岸；在在顺直河段段，引水口口应选在位位于主流靠靠近河岸的的地方；在在多泥沙河河流上应选选在河床稳稳定的地段段；兼顾干干渠底高程程应选择河河岸坚固、、高度适宜宜的地段，，避免增加加渠首土石石方开挖量量；当河流流有支流流流入时，应应选择支流流汇入处的的上游，如如为了引更更多水量，，亦可选在在其下游，，但应充分分考虑相互互影响。其次考虑地地质条件：：其优劣顺顺序为岩石石地基、沙沙卵石和坚坚实粘土、、沙砾石及及沙基。淤淤泥和流沙沙不宜作为为坝址。再次应考虑虑施工条件件及抗冻条条件：从施施工条件第六章引引水枢枢纽考虑应选取取河道宽窄窄适宜，既既满足施工工又不使溢溢流坝过大大。从严寒寒地区抗冻冻角度考虑虑应把引水水口设在向向阳的一侧侧。渠首位置选选择应按上上述原则拟拟定几个不不同方案进进行技术经经济比较，，择优选取取。2．在多泥沙沙河流上有有坝引水枢枢纽的布置置在多泥沙河河流上有坝坝引水枢纽纽的布置，，其核心问问题就是根根据河流含含量情况，，选取合理理的泥沙处处理措施。。对于大、、中型渠首首，应通过过水工模型型试验确定定泥沙处理理措施。根根据泥沙处处理措施的的不同，渠渠首的布置置形式有如如下几种。。（1）沉沙槽（（冲沙槽））式渠首：：正面排沙沙、侧面引引水的布置置型式。渠渠首由溢流流坝、冲沙沙闸、泄洪洪第六章引引水枢枢纽闸、沉沙槽槽、导水墙墙、进水闸闸及防洪堤堤等建筑物物组成，如如图6—11所示。溢流坝：抬抬高水位，，以便引水水灌溉；渲渲泄河道多多余的洪水水。根据河河宽及上游游允许壅高高可建成带带闸门的溢溢流坝或拦拦河闸。进水闸：控控制入渠流流量，位于于坝端河岸岸上。多泥泥沙河道上上，进水闸闸的引水角角多为70°～75°的锐角，以以减少水头头损失和减减弱横向环环流，使入入渠泥沙减减少。冲沙闸：既既可以定期期冲洗水闸闸前的泥沙沙，又可以以渲泄河道道部分洪水水，使河道道主流趋向向进水闸，，保证进水水闸能引取取所需的水水量。泄洪闸：在在寒区把冲冲沙闸尺寸寸加大，起起到泄洪、、第六章引引水枢枢纽冲沙、排冰冰作用，避避免冰排从从坝顶渲泄泄，防止冰冰排破坏坝坝体。在文文开河的河河道上，当当泄洪闸能能够渲泄凌凌汛流量时时，坝前的的冰凌可以以慢慢融化化，也是一一种防止冰冰排的方法法。第六章引引水枢枢纽（a）河南鲇鲇鱼山灌区区渠首工程程布置图（（b）陕西千惠惠渠渠首工工程布置图图图6—11沉沙槽式渠渠首工程布布置图1—导水墙；2—曲线沉沙池池；3—分水墙；4—进水闸；5—冲沙闸；6—壅水坝。第六章引引水枢枢纽导水墙与沉沉沙槽：导导水墙位于于冲沙闸与与溢流坝连连接处，并并与进水闸闸的上游翼翼墙共同组组成沉沙槽槽。当冲沙沙闸冲沙时时，槽内水水流应有较较高流速，，以便冲走走沉沙槽内内的泥沙。。此外，导导水墙还可可拦阻坝前前的泥沙，，以免经沉沉沙槽进入入渠道。拦沙坎与导导沙坎：为为防止泥沙沙进入干渠渠，在进水水闸引水口口前设拦沙沙坎，如图图6—11（a）。也可在在沉沙槽入入口处设导导沙坎，一一般与水流流方向成30°～40°夹角，其高高度约为沉沉沙槽内水水深的1/4。（2）人工弯道道式渠首：：在不稳的的河床上，，修建人工工弯道，根根据弯道环环流分沙的的原理，就就可以正面面引水、侧侧面排沙，，如图6—12。人工弯道：：要求其在在汛期能形形成较强烈烈而稳定的的横向环流流，以利于于引水防沙沙。一般情情况下，弯弯道半第六章引引水枢枢纽径R≥3B，弧中心线线长度L=（1.0～1.4）R、渠底坡降降i等于或略缓缓于天然河河道的纵向向比降，底底宽B按进水闸流流量的2～2.2倍设计。冲冲沙沙闸：设在在进水闸旁旁靠凸岸的的一侧，用用以冲洗引引水弯道淤淤积的泥沙沙，与进水水闸的夹角角为36°～45°为宜。泄洪闸：在在引水弯道道进口处设设置泄洪闸闸，用以泄泄洪和排沙沙，并使河河道主槽靠靠近引水口口。底部高高程与河道道高程相近近，并低于于引水弯道道底高程1～1.5m。轴线与人人工弯道中中心线成40°～45°夹角。在寒寒区还可以以起到排冰冰的作用。。到下游河道道主槽中去去，避免造造成淤积，，纵坡控制制在0.015～0.02之间，流速速控制在3～第六章引引水枢枢纽（3）底部冲沙沙廊道式渠渠首：根据水流泥泥沙分层原原理，进水闸引取表表层较清的的水流，底层含沙量量较多的水水流经底部冲沙廊道道排到下游游，其布置如图6—13。适用于缺缺少冲沙流量、、坝前水位位有一定壅高的河流流。其缺点点是结构复杂，廊道道易被淤塞塞，检修困难。平面面布置有如如下两种图6—12人工弯道渠渠首示意图图型式。第六章引引水枢枢纽图6—13底部冲沙廊廊道式渠首首第三节引引水枢纽第六章引引水枢枢纽1）侧面引水水式渠首：：侧面面进水闸的的引水角采采用锐角，，如图6——13（a）所所示示。。由由于于引引水水口口引引水水时时水水流流的的弯弯曲曲，，产产生生横横向向环环流流，，使使泥泥沙沙淤淤积积在在引引水水口口上上唇唇附附近近，，为为更更有有效效排排沙沙，，在在靠靠近近引引水水口口上上唇唇部部分分，，廊廊道道应应布布置置较较密密，，而而靠靠近近坝坝端端部部分分则则较较稀稀。。2）正正面面引引水水、、正正面面排排沙沙式式渠渠首首：：渠渠首首进进水水闸闸与与壅壅水水坝坝位位于于同同一一轴轴线线上上，，见见图图6——13（b），，闸闸底底板板下下设设尺尺寸寸较较大大的的冲冲沙沙廊廊道道。。进进水水闸闸引引水水时时，，进进口口水水流流无无弯弯曲曲现现象象，，可可以以减减少少泥泥沙沙入入渠渠。。同同时时廊廊道道尺尺寸寸较较大大，，亦亦可可用用来来渲渲泄泄部部分分洪洪水水，，即即便便在在上上下下游游水水位位差差较较小小时时，，也也能能保保证证通通过过冲冲沙沙流流量量。。（4）底底栏栏栅栅式式渠渠首首：：引引水水廊廊道道设设在在坝坝内内，，廊廊道道顶顶盖盖有有栏栏栅栅，，当当河河水水从从坝坝顶顶溢溢流流时时，，一一部部分分水水流流经经过过栏栏栅栅流流入入廊廊道道，，然然后后由由廊廊道道的的一一端端流流入入渠渠道道，，河河第六六章章引引水水枢枢纽纽流中中的的推推移移质质由由坝坝顶顶栏栏栅栅滑滑到到坝坝的的下下游游，，而而随随水水流流进进入入廊廊道道的的细细沙沙则则经经过过设设在在干干渠渠的的冲冲沙沙道道排排泄泄到到河河道道下下游游。。其其适适用用于于含含有有较较多多大大颗颗粒粒推推移移质质和和比比降降低低较较陡陡的的山山溪溪性性河河道道上上。。如如图图6——14所示示，，枢枢纽纽由由底底栏栏栅栅坝坝、、泄泄洪洪排排沙沙闸闸、、导导沙沙坎坎、、及及导导流流堤堤等等建建筑筑物物组组成成。。它它的的优优点点是是布布置置容容易易、、结结构构简简单单、、施施工工方方便便、、造造价价低低廉廉及及便便于于管管理理；；缺缺点点是是拦拦栅栅空空隙隙易易被被推推移移质质或或漂漂浮浮物物堵堵塞塞，，需需经经常常清清理理；；在在寒寒区区如如果果流流量量小小、、水水深深浅浅，，栏栏栅栅易易被被冰冰块块堵堵塞塞或或结结冰冰冻冻死死。。栏栅栅坝坝：：在在平平面面布布置置上上水水流流正正交交，，使使水水流流平平顺顺而而均均匀匀地地流流入入。。当当河河道道洪洪水水流流量量较较大大，，需需要要另另建建溢溢流流堰堰泄泄洪洪时时，，溢溢流流堰堰与与其其不不一一定定布布置置在在同同一一轴轴线线上上。。栏栏栅栅坝坝顶顶比比枯枯水水河河床床高高1.5m。坝坝内内布布置置矩矩形形无无压压廊廊道道1～2排，，每每个个廊廊道道宽宽1.5～2.0m，廊廊道道内内的的水水面面至至第六六章章引引水水枢枢纽纽栏栅栅应应在在0.3m以上上，，流流速速不不应应小小于于4.0m/s，以防止泥沙沙淤泥。廊道道顶安装坡度度为0.1～0.2、栅隙1～1.5cm的钢栅条，目目前廊道引水水流量多为6～10m3/s，最大达到30m3/s。泄洪闸与拦沙沙坎：泄洪闸闸位于拦栅坝坝靠河心的一一侧，以便渲渲泄洪水，保保持主槽位置置不变，并有有利于排沙。。拦沙坎位于于坝前，倾斜斜布置，将底底流导向冲沙沙闸；也可做做成曲线拦沙沙坎，利用环环流原理把泥泥沙导向冲沙沙闸。（5）两岸引水式式渠首：当两两岸均有灌溉溉要求时，应应考虑两岸引引水式渠首布布置。有如下下三种布置形形式。1）溢流坝两侧侧沉沙槽式渠渠首：溢流坝坝两岸分别建建造沉沙槽，，如图6—15（a）所示，其优点点是渠首布置置第六章引引水枢纽纽简单，造价较较低。缺点是是当多泥沙河河流主流摆动动时，总有一一岸引水条件件恶化，以致致引水不畅。。适用条件是是河道稳定；；或河水满槽槽、水量丰富富、有足够的的冲沙流量，，使两岸引水水口前的河床床均能借冲沙沙闸形成深槽槽，保证两岸岸引水。图6—14底栏栅式渠首首第六章引引水枢纽纽(a)溢流坝两侧沉沉沙槽式渠首首(b)拦河闸式首图6—15两岸引水式渠渠首1—溢流坝；2—进水闸；3—冲沙闸；1—拦河闸；2—进水闸；3—冲沙闸4—拦沙坎；5—沉沙槽；6—导水墙4—拦沙坎；5—沉沙槽；6—导水墙第六章引引水枢纽纽2）拦河闸式渠渠首：拦河闸闸具有较大排排沙能力，能能保持天然河河道自然稳定定状态，有利利于两岸引水水防沙，缺点点是造价较高高。见图6—15（b）。3．少泥沙河流流上综合利用用的有坝引水水枢纽布置少泥沙河流上上建造的渠首首工程，通常常都是综合利利用的。除了了引水外，还还有航运、发发电、养鱼及及筏运等要求求。渠首建筑筑物除进水闸闸、溢流坝外外，还根据具具体运用要求求，建造相应应的专门建筑筑物，如船闸闸、电站、鱼鱼道、筏道等等。进水闸应位于于有引水要求求的一岸，保保证能引取所所需流量，如如果是单侧引引水，进水闸闸与船闸应分分别布置在两两岸，以免引引水时影响船船只的通航。。船闸应靠岸岸布置，以利利操作；如果果总干渠有通通航要求，进进水闸与船闸闸必须位于同同一岸时，船船闸应靠岸布布置，以第六章引引水枢纽纽利交通和装卸卸货物。电站站与船闸应分分设于不同的的河岸上，以以免运行时互互相干扰。筏筏道、鱼道的的布置也要既既满足运用要要求，又便于于运行管理等等。渠首的建筑物物较多，渠首首布置要统筹筹考虑各建筑筑物的运用、、施工、管理理等因素。一一般按相似工工程经验拟定定几个方案，，经技术、经经济比较后加加以确定。大大、中型渠首首宜通过水工工模型试验确确定。如图6—16是引水、航运运综合利用渠渠首布置图。。第六章引引水枢纽纽图6－16综合利用渠首首第六章引引水枢纽纽沉沙地一、概述1.沉沙地的作用用在多泥沙河流流上取水时，，虽在取水口口采取了防沙沙措施，但水水的含沙量和和粒径还不能能完全满足用用水的要求。。因此可在进进水口下游设设置沉沙池，，通过扩大过过水断面，减减小流速，沉沉淀不符合用用水要求的泥泥沙。灌溉用用水时，应沉沉淀粒径大于于0.03mm～0.05mm的泥沙。对发发电引水，沉沉淀粒径大于于0.25mm的泥沙即可。。沉沙池的沉沉沙率一般在在80%～90%。2.沉沙池的类型型按其池厢的平平面形状可分分为：厢式沉沉沙池、条渠渠沉沙池及曲曲线形沉沙池池等几种形式式。第六章引引水枢纽纽沉沙地(1)厢式(又称直线形)沉沙池它它是一种规则则整齐的厢槽槽沉沙设施，，按沉沙室的的多少可分为为单室、双室室、多室及有有侧渠等四种种。单室沉沙池[图6-17(a)]是最简单的一一种，在池的的末端设冲沙沙底孔，用以以冲洗沉淀在在池中的泥沙沙。单室沉沙沙池冲沙时，，必须停止供供水，以免冲冲沙时将大量量泥沙带入渠渠道。图6-17(b)是带有侧渠的的沉沙池，冲冲沙时可由侧侧渠供水，但但这时供水的的含沙量是比比较大的。为为了减少入渠渠泥沙量，尽尽量选在需水水量小的时候候进行冲洗。。当引水流量量大于15m3/s～20m3/s时，单室沉沙沙池的尺寸较较大，其冲洗洗时间较长，，效果不好第六章引引水枢纽纽沉沙地，这时可采用用双室或多室室沉沙池。双双室沉沙池的的设计一般有有两种情况：：一是沉沙池池中每个沉沙沙室都能通过过总干渠的全全部流量，可可以轮流冲洗洗，连续供水水；二是沉沙沙池的每个沉沉淀室只通过过总干渠流量量的一半，当当一个沉淀室室冲洗时，另另一个沉淀室室则通过超额额流量。多室室沉沙池的每每个沉淀室通通过的流量可可以平均分配配，一室冲洗洗时，其余各各室共同通过过全部流量。。多室沉沙池池不但可以连连续供水，而而且冲沙流量量也小。第六章引引水枢纽纽沉沙地图6-17厢式沉沙池（a）单室沉沙池;（b）带侧渠沉沙池池;（c）双室沉沙池;（d）多室沉沙池第六章引引水枢纽纽沉沙地(2)曲线形沉沙池池这种沉沉沙池是利用用弯道环流的的原理，将沉沉沙池做成具具有90°内角的弯曲渠渠道，如图6-18。使干渠中含含泥沙的水流流经过沉沙池池时，将泥沙沙淤积在弯道道的凸岸，并并由冲沙廊道道冲走。它不不仅结构简单单，施工方便便，造价低廉廉，且沉沙效效率高，可达达90%以上。(3)条渠沉沙池利利用天然然洼地作为沉沉沙区，在沉沉沙区内用围围堤或格堤分分成若干个条条渠，使粗粗沙沉积，如如图6-19。每一条渠淤淤满后，即可可用来耕种，不不必清淤。这这种形式的沉沉沙池不仅简简单、经济，，而且可以与与放淤改土、、改良沙荒、、盐碱以及淤淤背固堤结合合起来，使河河流的水沙资资源得到综合合利用，在黄黄河下游的引引水工程中应应用较多。第六章引引水枢纽纽沉沙地图6-18曲线沉沙池图图6－19条渠沉沙池1—进水闸；2—渠道；3—沉沙条渠第六章引引水枢纽纽沉沙地二、厢式(直线式)沉沙池的设计计1.厢式沉沙池的的工作情况厢式沉沙池是是一个断面尺尺寸远大于引引水渠的静水池。由由于断面突然然扩大，入池流速显著著减小(一般为0.2m/s～0.3m/s)，挟沙能力大大大降低，使泥泥沙在池中沉沉积。通常粗粗颗粒泥沙沉沉淀在池的首首端，逐渐形形成三角洲。。随着时间的的推移，三角角洲向前发展展，较细颗粒粒的泥沙则由由三角洲前端端沉入池底，，形成异重流流。异重流运运行至池的末末端即停止前前进而淤积下下来。为了提高沉沙沙效果，沉沙沙池内应水流流平顺，流流速分布均匀匀，避免产生生涡流或集集中底流等现现象，而影影响泥沙沉淀淀为此，通常常在沉沙池进进口设计过渡渡第六章引引水枢纽纽沉沙地段与渠道相连连，使水流平平顺均匀地扩扩散。由于水水流的自由扩扩散角为10°—20°，通常在进口口处设扩散墙墙或安装静水水格栅等使水水流均匀扩散散的装置，如如图6-21；为了保证池池中流速分布布均匀，可用用分水墙将沉沉沙池分成2～3个沉淀室。分分水墙的高度度约为设计泥泥沙淤积高度度。冲沙廊道道的进口设在在沉沙池末端端冲洗流速不不应小于2.0m/s-3.0m/s。第六章引引水枢纽纽沉沙地图6－20沉沙池平面布布置示意图1—引水渠2—进口联接段3—进水栏4—沉淀室5－分水墙6－出口连接段段7－冲沙廊道第六章引引水枢纽纽沉沙地图6-21沉沙池进口布布置示意图第六章引引水枢纽纽沉沙地2.厢式沉沙池基基本尺寸的确确定厢式沉沙池的的基本尺寸包包括池厢的长长度、宽度及及深度。(1)池厢长度L的确定L与池内设计流流速、工作水水深、泥沙粒粒径大小、地地形条件等有有关通常可用用下式计算：：（6-2）式中L—