2020水电工程沉沙池设计规范

CodeforDesignofDesiltingBasinforHydropower 总 术 附录A泥沙沉降计 附录 附录 附录 General SettingConditionsandDesignCriteriaforDesilting Basic DeterminingInflowSedimentConcentrationandParticleSize SettingConditionsandSettlingCriteriaforDesilting SelectionofDesiltingBasin LayoutofDesilting General PeriodicFlushingDesilting ContinuousFlushingDesilting Desilting HydraulicDesignandMainDimension General HeadraceChannelandUpstreamTransition Working DownstreamTransitionSectionsandWaterConveyance HydraulicCalculationforDesiltingBasinandSedimentReleasing Structural General Structural Operation SedimentMonitoring Appendix SedimentSettling Appendix CalculationonSuspendedSedimentSettling Appendix HydraulicCalculationonReleasingSedimentforDesilting Appendix HydraulicCalculationonFlushingSedimentforDesilting ExplanationofWordinginThis ListofQuoted Addition:Explanationof desiltingperiodicflushingdesilting连续冲洗式沉沙池continuousflushingdesiltingdesilting工作段workingworking工作宽度working工作深度workingworkingflushingbasinbasinoverflowmeanannualsedimentconcentrationthroughcoarsesediment

i1T——SpHr~Sp3.3.13.3.3额定水头沉沙池可选用定期冲洗式沉沙池（4.0.1-1）或连续冲洗式沉沙池（4.0.1-2），连 （b）I—I 定期冲洗式沉沙 连续冲洗式沉沙平原地势低洼地区宜选用条渠沉沙池（图4.0.4），图 条渠沉沙 H≤△Z+

q——排沙道冲沙单宽流量(m3/（sm）)；（m/s 2L

0

条渠沉沙池水深宜为2.0m～3.5mB= 0.25m/s~0.55m/s；当泥沙沉降最小粒径为0.35mm时，其值可取（m水力冲洗式沉沙池单室工作段宽度与深度之比不宜大于4.5bs=Q'——池厢冲洗流量（m3/s（m3/（sm

大于0.05mm时，值可取0.20m/s~0.40m/s。悬移质泥沙沉速计算应符合本规范附录B沉沙池工作段设计长度宜取计算长度的1.22gh2gh3/

——f

Qf——池室引用流量（m3/sbf——池室横向正堰宽度（m）；β——i≥

（m/s混凝土结构应满足现行行业标准《水工混凝土结构设计规范》DL/T50570.5m。边墙外地表宜设排水通道。标准《水闸设计规范》NB/T35023的有关规定进行。0.1MPa的拉应力。定期冲洗式沉沙池除应观测本规范第9.0.2SL616的有关规定，悬移质测验方法应符合现行国家标准《河流悬移质泥沙测验规范》GB/T50159的有关规定。 (Hk1k1)(HkkL

ikJkk Jk Ck

RkRkRk

Ck

1/

Lkk池段长度（m；（m；k、k1——k池段上断面、下断面流速（m/s；ik——kJk——kg——重力加速度（m/s2；k——k池段平均流速（m/s；（m；Rk——k池段平均水力半径（m；Ck——knk——kSi(k

Sik、Si(k1)——k池段上断面、下断面分组含沙量（kg/m3；ik——k池段i（m/s；qk——k池段单宽流量（m3/（sm；i——i1,2,mSikSi(k

式中：ik——k池段ii1(1ikk

i1(1if)(1ikk

式中：i——全池iif——溢流堰区i大于ili 式中：l——大于i粒径级泥沙沉降率，当l=1时，l为总泥沙沉降率

（%沉沙池淤积泥沙的第i

（%；

(i

1/式中：ik——k池段i（m/s6.644105J

i

V

式中：Vd——单日淤积体体积（m3/d；S0——设计淤积期入池平均含沙量（kg/m3；Q——工作流量（m3/s；（t/m3

T

（d；V0设计淤积体积（m3kV86.4Qtj(SkSk1

Ski

Sk1Si(ki

式中：Vk——k池段淤积体积（m3；tj——计算时段历时长（d；（kg/m3kDk

Dk——k池段的时段平均淤积厚度（m；（mkn池段的下断面（第n1断面）向上游逐断面推算。Vsj

VjVkVfk1

VfbfLf

式中：Vs——全池各时段累积淤积体积（m3Vj——全池室某时段内淤积体积（m3；Vf——溢流堰区某时段内淤积体积（m3；Lf——溢流堰区长度（m；（m；j——j1,2,m0T0tjj

A.2.1Vjk

Vsj

Φ分级法划分。粒径级的划分应能控制颗粒级配曲线的线型，并0.062mm

(sw)

g——重力加速度w——清水密度d——泥沙粒径——水的运动黏滞系数t——水温0.062mm～2.000mm 1/Sag(s-

(LgS3.665)2(Lg5.777)2

1/g(s

2.0mm 1/0.557gd(s-

i1——粒径组上限粒径沉速（cm/s）

有压排沙道内不应出现淤堵，选定的冲沙流速c应大于临界冲沙流速k，且不2.5m/s。矩形和圆形断面排沙道的临界冲沙流速可按下列规定确定：k

]1/3R1/

1(1w

Se

式中：k——临界冲沙流速E——常数，与廊道表面绝对糙度△有关。当△1mmE66；当△为5mmE50；（m/sSe——冲沙水流中的含沙量（kg/m3）；S0——沉沙池设计入池含沙量（kg/m3）；Qc——冲沙流量（m3/s）；

1/5/4 )1/6 c

751000 75d75——泥沙粒径（m）75% 2LlHlZ(1)kkC1R1/

C

Hl——计算断面的水头Z——上游水面与廊道出口处的水位差Ll——廊道首端至计算断面长度g——重力加速度0.0170。Q

A(Qm-Q0

式中：A——支廊道断面面积（m2Ql——支廊道在计算断面的流量（m3/s（m3/s，Qm——支廊道末端流量（m3/s；LT——支廊道总长（mn0sin2gn0sin2g(HHl

（m2——孔口轴线与水平面的倾斜角Φ——Φ0.75～0.850.75k

10000.63Se

)1/

h——冲沙时的平均水深（m；Se——20kg/m3～85kg/m3q(1.1~

T(1.5

T——冲沙历时V——沉沙池的沉沙容积B——工作宽度（m） 洗过程（D.0.1）可分为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段。 图 J1…Jn+1—i计算块冲洗块体的起始坡度、终止坡度。V Vw

1000式中Vc——池室泄空冲洗排沙体积（m3Vw——池室泄空冲洗起始淤积面以上水体体积（m3（kg/m3tVw

式中tc——池室泄空冲洗历时（m3/sqqmsJ

s Ji

jiji

qsi——计算冲洗块体平均单宽输沙率（kg/（smqi——计算冲洗块体冲洗平均单宽流量（m3/（smJi——计算冲洗块体平均坡度JiJi1——计算冲洗块体的起始坡度、终止坡度s——ms、ns——t1n

qbS

i

si 0ts——池室溯源冲洗历时Vsi——计算冲洗块体的淤沙体积S0——冲洗水流入池含沙量Qs——池室冲洗流量（m3/s） SK

*gR*S*——沿程冲洗出池平均含沙量——沿程冲洗平均流速R——沿程冲洗平均水力半径g——重力加速度10——大于d10淤沙粒径的平均沉速K*、m*—— 0.0022SU hS*

sm

50

Sv

（D.0.4-scp(11.25Sv)1

m0[1

m

(s

Sv——体积比含沙量cp——泥沙在清水时的平均沉速D50——床沙中值粒径（m），在缺少沉沙池淤积物泥沙粒径的实测资料时，可2倍～3倍的d50；t

3.6Q(SS ty——池室沿程冲洗历时Vy——池室沿程冲洗排沙体积（m3）TcK(tctsty

T

K——nc——WVw3600(tsty式中：W——单室冲洗总用水量（m3）

正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应《河流悬移质泥沙测验规范》GB/T《水闸设计规范》NB/T《水工混凝土结构设计规范》DL/T《水利水电工程水力学原型观测规范》SLNB/T10390-DL/T5107-《水电工程沉沙池设计规范》NB/T10390-20202020105DL/T5107-1999的基础上修订而成，40余家设计和运行单位征求了意见。 附录A泥沙沉降计 附录 附录 1.0.2原规范《水电水利工程沉沙池设计规范》DL/T5107-1999--PAGE42计中采用颗粒组成偏细的多年汛期平均悬移质颗粒级配作为确定沉沙池主要尺寸的依设置沉沙池的初步判别条件，是根据我国已投入运行的水轮机磨损及检修资及其效益，加以类比分析制订的。水电工程设计和运行表明，设置沉沙池可以在一定程度上可减轻泥沙对水轮机的磨标准的沉沙池，应进行技术经济综合比较。3.3.3中的粒径。 ~5.1.2地形地质因素是影响工程运行及经济指标的重要因素，特别是不良地质地不宜缓于l:0.l。Qt SQtS1000VSd

dj fQdt

Sd——池末底孔排沙平均含沙量（kg/m3），据大禹渡沉沙池试验为200kg/m3，Sn1——第n+1断面含沙量Sf——溢流堰出池含沙量（kg/m3）；Qd——池末底孔平均流量（m3/s）；tj——排沙时段长度（s）；Vf——溢流堰区淤积体积d——底孔泥沙密度（t/m3）5.2.45.2.5定期冲洗式沉沙池运行过程中，沉沙、冲洗交替进行，在工作段进口及其～5.3.5和结构形式等，是在总结四川YZX一级、二级和NYH5.3.6对于大型沉沙条渠，标准要适当提高，浪高按7级大风计算，安全超高采用lm,放淤渠底，以形成细淤防渗盖层，厚约0.3m。渠堤防渗，一是利用细淤土作堤；二 6.3.2~6.3.3 式（6.3.5）Hw，可取工作段首端和末端的冲洗已观测的大禹渡等水利工程定期冲洗式沉沙池平均流速、工作深度见表6-2 0.8m3/（sm）； 0.5~0.75m3/（sm）； 0.83m3/（sm）；博克拉沉沙 0.37~0.55m3/（sm）q21/h2.5mf △ghL——溢流堰堰上水流极限吸出高度

qf——溢流堰平均单宽流量（m3/（sm））；△——清水与浑水密度差（t/m3）Sif

i(n1)2hhLhe1.5ZiZli0.034e1.5Zi

Zi

1

SfSifi

Sif——经溢流堰出池分组含沙量Si(n1)——第n+1计算断面分组平均含沙量Zli——第iZi——第iii粒径组的平均沉速（m/su*——近似取工作段的末池段在计算时段内的摩阻流速k——if——式（6.3.12）为均匀流流速公式，由于池底泥沙淤积，床面糙率较大，各工程 表6-3规定了沉沙池结构基础的应力安全标准。《水闸设计规范》NB/T35023-2014规定--PAGE56 根据YWH、DYD8.0.6条渠沉沙池采用分期淤高，轮换沉淤的方式，可保证条渠的安全运用，并可提 （3.13（0.25mm象的水利工程沉沙池分组泥沙沉降率计算，如我国黄河及长江中下游地区。该式是根据山东打渔张、窝头寺、河南人民胜利渠、山西阳武河和大禹渡沉沙池实测资料分析所得。CJ 0.0523(i

ii粒径组的平均沉速（m/s将黄河、长江中下游各沉沙池实测资料，仅按 ~i关系得到的点具有较Jk式（A.3.1-3）与式（A-1）Jk室工作流量，淤积体积为池室淤积体积。在式（A.4.2-1）中，计算时段历时长tj取值，可据水沙条件和工作段长度确定。一般定期冲洗式沉沙池tj0.5h呈三角洲淤积形态的沉沙池，淤积过程中，洲面由上游向下游逐渐推进，前坡慢慢调平，直到沉沙容积淤满。各时段淤积厚度可从下游向上游逐断面按如下方法近似计算。式（A.4.2-7）n+1n+1n

(1nn1(1nn1

n-11Dk2DkDk

Dn1——n+1断面（kn池段的下断面）时段淤积厚度Dn——n断面时段末淤积厚度Dn——kn池段（即末池段）平均淤积厚度n——knDkDk1——k池段上断面、下断面淤积厚度（m）池室出池含沙量及其粒径超过泥沙沉降设计标准，是对计算的池室而言。实际上，当三个以上池室交替运行时（两个以上池室沉沙，一个池室冲沙的池室出池含沙量和允许粒径是不会超过设计标准的，综合平均一般不超过泥沙沉降设计标准，淤积计算略去了这些可能的安全因素。kn池段（末D

1(bnbn1

Lm(mnLm(mn 4mn1(bnbn1式中：Vn——kn池段的淤积体积Ln——kn池段长度bn、bn1——kn池段上断面、下断面底宽mn、mn1——knkn1k1Dk

L L kk k1k )(k

Vk——k池段淤积体积mk、mk1——kbk、bk1——k池段的上、下断面底宽（m） B.0.3悬移质泥沙沉速计算公式为行业标准《河流泥沙颗粒分析规程》SL42-2010推 对刚淤满的池室进行冲洗时，首先关闭其进口闸门，停止水流进入冲洗的池室，并开启冲沙闸门进行泄空冲洗。泄空冲洗阶段，池末和池内部分尚未充分密实的泥沙被泄空水流挟带出池，直至水体泄空出露新的洲面，此过程称泄空冲洗。概化计算中忽略后坡洲面变化。泄空冲洗的特点是时间短，排出含沙量大，当水位降到接近淤沙面时，出池含沙量最大。根据原型观测和模型试验，泄空冲洗出池平均200k/m3～500k/m325～5063据类同工程、试验确定。泄空冲洗结束后，及时开启池室进口闸门，引水入池进行溯源冲洗。溯源冲洗沿着新的洲面从下游至上游的水面线出现明显折坡点，水面有较大跌落。折坡点上游后坡的水面比降小于池底比降，远离折点的上游洲面变化较小。折坡点下游坡陡流急，发生强烈冲刷，使折点位置不断向上游发展，三角洲面徐徐降低。以冲沙闸前池底为基点，从下游向上游冲刷发展为特征，使淤沙洲面不断切割调平至前后坡趋于一致，即标志着由下而上的溯源冲洗转变为由上而下的沿程冲洗。据阳武河、DYD（D.0.3-1）s47.5、ms1.286、ns0.915高程高程（分

坡降 8月20日

时间 （a）（b）国内外学者对水流挟沙力进行了大量研究，给出了一系列经验或半经验公式。高、中、低浓度挟沙水流挟沙力相关验证结果表明，公式（D.0.4-1）和公式（D.0.4-2）DYD、YWH、YMK和博克拉等沉沙池沿程UK*、m*gRUD-2K*、m*gR

K*、m*沿程冲洗的冲洗效率低于前两阶段的冲洗效率。沿程冲洗与溯源冲洗的划分位置，可参附录D中图.0.1Jn1坡线首端淤积厚度为其起始淤积厚度4%～30%，并使计算块Vsn1.2当池室较宽，为提高沉沙和冲沙效率，建议在池室内分格成若干个池厢。因池厢间的隔墙低于正常水位，泄空冲洗按池室一次泄空计算。为提高冲洗效率，溯源冲洗和沿程冲洗建议按逐厢集中冲洗进行计算。m个池厢的池室溯源冲洗历时可以按下式计算：ts

1

'qbS'

j1式中Q'——池厢集中冲洗流量（m3/sj——j=1，2……m

i

si

0s池厢内沿程冲洗平均含沙量可用式（D.0.4-1）m个池厢的池 Vt d

3.6Q'(SSj 式中（m3SpecificationforPreparationofSafetyPre-assessmentReportforHydropowerProjects 总 术 基本规 附录A水电工程安全预评价资料清 附录B水电工程安全预评价报告编制目 附录C水电工程安全预评价报告编制格 本规程用词说 引用标准名 附：条文说 General Basic RequirementsforPreparationofReportBasic Project IdentificationandAnalysisofHazardousandHarmfulFactorsandMajorHazards DivisionofAssessmentUnitsandSelectionofAssessment QualitativeandQuantitative RecommendationonSafetyRisk PrincipleandFrameworkforPreparationofEmergencyResponse SafetyCost Assessment AttachmentsandAttached AppendixAListofReferencesforSafetyPre-assessmentReportofHydropower Appendix ContentsforPreparationofSafetyPre-assessment Appendix FormatforPreparationofSafetyPre-assessment ExplanationofWordinginThis ListofQuoted Addition:Explanationof 1 2 事 危险和有害因 hazardousandharmful生产过 作业场 应急预 emergencyresponse评价单 assessment重大危险 majorhazard事故隐 3ABC44.14.1.1水电工程安全预评价报告编制说明应包括评价目的、范围、工作过程、4.1.21 4.1.3 4.1.4水电工程安全预评价报告编制说明应概述建设单位的基本情况、业务范4.24.2.1水电工程安全预评价报告建设项目概况应包括建设项目的地理位置、周4.2.2水电工程改建、扩建项目概况还应包括原有生产规模、生产流程、总平4.34.3.14.3.2GB/T13861和《企业职工伤亡事故分类》GB6441 4.3.34.44.4.14.4.2水电工程安全预评价单元宜划分为工程选址及枢纽总布置单元，水库近4.4.3水电工程安全预评价应根据评价的目的、要求和水电工程特点，选择适4.4.4水电工程安全预评价应对各评价单元潜在的危险和有害因素的名称、存4.54.5.1水电工程安全预评价应采用选定的评价方法对各评价单元存在的潜在危4.5.2 4.5.3水电工程安全预评价内容应包括工程选址及枢纽布置，地震，水库地4.5.4水电工程事故类型应按现行国家标准《企业职工伤亡事故分类》64414.64.6.1水电工程安全预评价报告应列出安全风险管控措施建议的依据、原则，4.