CN210186599U - 一种冲洗式沉沙池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及冲洗式沉沙池。包括上游连接段、工作段、下游连接段；上游连接段与引水渠/管/隧洞相连，下游连接段通向下游河流；上游连接段和工作段包括进水闸、上游连接段边墙、隔墙、工作段边墙；下游连接段包括输水渠道/管/隧洞、过滤膜、横墙、输水孔、取水管涵/渠、冲沙廊道、冲沙闸、排沙道；隔墙用于分割池室；输水渠道/管/隧洞布置在工作段边墙末端上以及布置在靠近横墙的池底或布置在横墙上靠排沙道一侧以及布置在靠近横墙的池底；冲沙闸设置在池室末端；排沙道与池室相连。本实用新型解决含沙水源地的发电、灌溉和城市等供水问题，又能方便地冲洗沉沙池内沉积的泥沙，使沉沙池得到循环利用，并且该设施结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种冲洗式沉沙池，属于水利工程、供水工程技术领域。
背景技术
我国地域辽阔，河流众多，各流域水系的泥沙状况差异较大，而在我国西北和中部地区，由于地处黄河流域，而该地区的河流属于多沙河流，同时这些地方的水资源又相当匮乏，多数情况只能通过引用含沙水流来解决当地的灌溉和供水问题。在引水灌溉和供水工程中，往往会遇到有害或过多的泥沙进入，使渠道淤积和灌区沙化，严重者可能会使水利工程枢纽瘫痪，造成巨大损失。因此有很多学者在研究沉沙池的设计方法。使用沉沙池，不仅能充分利用含沙水流，满足当地的农业灌溉用水和生活用水，同时还能合理分配水沙资源，减少甚至消除灌区沙化，有效保护水资源，改善生态环境。
现今沉沙池的设计方法有很多，如公开号为CN108273292A的公开文件中公开了一种生态沉沙池结构，通过在山坡上设置沉沙池来缓解山坡水土流失。公开号为CN205223991U的公开文件中公开了一种水闸沉沙池，包括前堤、沉沙槽、后堤、底面。通过加设滤网，拦截河水中的漂浮物。但在过流断面型式的选取上采用的都是矩形或梯形，这样虽有利于沉沙，却不能很好的起到冲沙的作用，使沉沙池很容易发生淤积，且需要花费大量的人力物力进行清淤；而且现有沉沙池沉降的水难以达到工厂、城市供水工程对水质的要求，很容易造成水质净化器损坏。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种冲洗式沉沙池，用于有效解决沉沙池内泥沙淤积问题，当泥沙淤积到一定程度，可通过倾斜池底和利用池底倒三角断面快速过流的特点，方便地冲洗池内沉积的泥沙，节省人力物力，实现沉沙池循环利用的功效，达到节能减排。同时利用过滤膜，可将沉淀后的水进一步过滤，去除水中的铁锈、泥沙、胶体等，有效解决了供水工程中水质净化器易损坏的问题。
本实用新型技术方案是：一种冲洗式沉沙池，包括上游连接段、工作段、下游连接段三部分；上游连接段与引水渠/管/隧洞1相连，下游连接段通向下游河流；
所述上游连接段和工作段由进水闸2、上游连接段边墙3、隔墙4、工作段边墙6组成；
所述下游连接段由输水渠道/管/隧洞7、过滤膜8、横墙9、输水孔10、取水管涵/渠11、冲沙廊道12、冲沙闸13、排沙道14组成；
所述隔墙4用于分割池室5；池室5通过进水闸2、上游连接段边墙3、工作段边墙6、横墙9围成，冲沙廊道12设置在横墙9与池底之间；
所述进水闸2设置在引水渠/管/隧洞1出口与上游连接段进***接处；所述冲沙闸13设置在池室5末端；所述排沙道14与池室5相连；输水渠道/管/隧洞7布置在工作段边墙6末端上以及布置在靠近横墙9的池底或布置在横墙9上靠排沙道14一侧以及布置在靠近横墙9的池底；
当输水渠道/管/隧洞7布置在一侧的工作段边墙6末端；
临近该侧工作段边墙6的池室5直接与输水渠道/管/隧洞7相连；
远离该侧工作段边墙6的池室5通过取水管涵/渠11与输水渠道/管/隧洞7相连，取水管涵/渠11布置在横墙9上部；
当输水渠道/管/隧洞7布置在靠近横墙9的池底时；
池室5通过取水管涵/渠11与输水渠道/管/隧洞7连接，此时所需的取水管涵/渠11布置在横墙9内且穿过池底；
当输水渠道/管/隧洞7布置在横墙9上靠排沙道14一侧时；
池室5通过输水孔10与输水渠道/管/隧洞7连接，此时所需的输水孔10设置在横墙9上。
进一步地，所述输水渠道/管/隧洞7进口处、取水管涵/渠11进出口处或输水孔10处设置有过滤膜8。
进一步地，所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室5过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°。
进一步地，所述池室5通过隔墙4分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。
进一步地，所述进水闸2处设置有拦污栅。
进一步地，所述取水管涵/渠11布置在横墙9上部时，布置有高度不同的几排，取水管涵/渠11用于把池室5内的表层清水输送到输水渠道/管/隧洞7内。
进一步地，根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的输水孔10。
本实用新型的工作原理是：该沉沙池的型式分为双室式或多室式，属于沉沙与冲洗交替运行、连续供水的沉沙池，当其中一个池室冲洗时，另外的池室可通过工作流量，实现沉沙与冲洗交替运行、连续供水的功能。
沉沙池包括上游连接段、工作段和下游连接段三部分，其中上游连接段与引水渠（管、隧洞）衔接，下游连接段通向下游河流和用水结构。通过引水渠将水流平稳的引入到工作段，利用工作段过流断面大、流速小、水流挟沙力很低的条件，使得水流中大于设计沉降粒径的泥沙得以沉积，接着利用输水孔和取水管涵（渠），使沉降后的表层清水流入输水渠道（管、隧洞）内。汇入输水渠内的清洁水，若用于发电、工厂、城市供水等，可通过在输水渠道（管、隧洞）和输水孔进出水端口设置过滤膜，使含沙水流进一步得到细化，降低含沙量，再将引用水经过水质净化器处理，就可向发电站、工厂、城市供水；如果引用水是用于农业灌溉，则不必加设过滤膜，实践表明，含有有机质的粒径很细的泥沙淤积到田间，具有改良土壤的效果。当工作段某池室淤积到一定程度后，出池含沙量及其粒径超过泥沙设计沉降标准时，可通过冲沙闸及时冲洗，以恢复沉沙容积和沉沙效果。
过流断面是根据泥石流沟快速过流的设计思路，初步拟定为三角形，再依据松散无粘性土堆积时能够保持稳定的最大天然休止角，和考虑到既不影响沉沙，又便于冲洗池室5内沉积的泥沙，将三角形底角α设计为不小于40°的角。沉沙池工作段底坡应满足公式：
，式中：V为工作段冲沙流速，m/s；C为谢才系数；R为冲沙时平均水深为h时的水力半径，m。底坡i可依据实际工程进行计算，通常i取为0.015～0.02。同时在输水渠道/管/隧洞7进口处和输水孔10处，可根据沉降水用途加设或拆除过滤膜8，能更有效地去除水中的铁锈、泥沙、胶体等，减少所取水中的泥沙含量，使沉降水不仅能用于农业灌溉，也能用于发电、工厂、城市供水等。
所述上游连接段进口处进水闸2控制整个池室5运行，是否在进水闸2设置拦污栅，根据入池污物的情况确定。
所述输水渠道/管/隧洞7布置在工作段边墙6末端上以及布置在靠近横墙9的池底或布置在横墙9上靠排沙道14一侧以及布置在靠近横墙9的池底；含沙水流经沉沙池工作段沉降后，除去了部分泥沙，减少了含沙量，可通过输水渠道/管/隧洞7取表层清水用于农田灌溉。
所述过滤膜8设置在输水渠道/管/隧洞7进口处、取水管涵/渠11进出口处和输水孔10处，可将沉淀后的水进一步过滤，去除水中的铁锈、泥沙、胶体等，减少所取水中的泥沙含量，也便于工厂、城市供水工程后续对水做进一步净化，同时也能有效保护水质净化器。
所述取水管涵/渠11布置在横墙9上和池底下，用于把池室5内的表层清水输送到输水渠道/管/隧洞7内。可根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的取水管涵/渠11。
所述输水孔10布置在横墙9内。可根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的输水孔10。
所述冲沙闸13设置在池室5末端。便于冲排沙和控制泄空冲洗时的流量。闸门设计满足局部开启条件。
所述排沙道14与池室5相连。沉积在池底的泥沙经冲沙闸13汇入排沙道14，再由排沙道14泄入荒滩或下游河流。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型将沉沙池过流横断面底部设置为三角形，便于冲洗沉沙池工作段沉降的泥沙；同时利用可拆卸过滤膜，使含沙水流不仅能满足农业灌溉用水，还能达到发电站、工厂、城市用水等水质净化前的标准。利用排沙道可将其沉积的泥沙泄入下游河流或荒滩，也可以利用泥沙再造良田或林地，对节约水资源，保护生态环境具有显著意义。
附图说明
图1是输水渠道/管/隧洞7布置在一侧的工作段边墙末端时及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池平面图；其中，图2-7剖面图均沿水流方向观测。
图2是输水渠道/管/隧洞布置在一侧工作段边墙末端及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池纵剖面图（Ⅰ—Ⅰ）；
图3是本实用新型引水渠横剖面图（Ⅱ—Ⅱ）；
图4是输水渠道/管/隧洞布置在一侧工作段边墙末端及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池工作段横剖面图（Ⅲ—Ⅲ）。
图5是输水渠道/管/隧洞布置在一侧工作段边墙末端及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池工作段末端连通输水渠道/管/隧洞的横剖面图（Ⅳ—Ⅳ）。
图6是输水渠道/管/隧洞布置在一侧工作段边墙末端及布置在靠近横墙（9）的池底时横墙纵剖面图（Ⅴ—Ⅴ）。
图7是本实用新型下游连接段冲沙闸横剖面图（Ⅵ—Ⅵ）。
图8是输水渠道/管/隧洞布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池平面图；其中，图9-11剖面图均沿水流方向观测。
图9是输水渠道/管/隧洞（7）布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池纵剖面图（Ⅶ—Ⅶ）。
图10是输水渠道/管/隧洞（7）布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧及布置在靠近横墙（9）的池底时沉沙池工作段横剖面图（Ⅷ—Ⅷ）。
图11输水渠道/管/隧洞（7）布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧及布置在靠近横墙（9）的池底时横墙纵剖面图（Ⅸ—Ⅸ）。
图1-11中各标号：1-引水渠/管/隧洞，2-进水闸，3-上游连接段边墙，4-隔墙，5-池室，6-工作段边墙，7-输水渠道/管/隧洞，8-过滤膜，9-横墙，10-输水孔，11-取水管涵/渠，12-冲沙廊道，13-冲沙闸，14-排沙道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-7所示，一种冲洗式沉沙池，包括上游连接段、工作段、下游连接段三部分；上游连接段与引水渠/管/隧洞1相连，下游连接段通向下游河流；
所述上游连接段和工作段由进水闸2、上游连接段边墙3、隔墙4、工作段边墙6组成；
所述下游连接段由输水渠道/管/隧洞7、过滤膜8、横墙9、输水孔10、取水管涵/渠11、冲沙廊道12、冲沙闸13、排沙道14组成；
所述隔墙4用于分割池室5；池室5通过进水闸2、上游连接段边墙3、工作段边墙6、横墙9围成，冲沙廊道12设置在横墙9与池底之间；
所述进水闸2设置在引水渠/管/隧洞1出口与上游连接段进***接处；所述冲沙闸13设置在池室5末端；所述排沙道14与池室5相连；输水渠道/管/隧洞7布置在工作段边墙6末端上以及布置在靠近横墙9的池底；
当输水渠道/管/隧洞7布置在一侧的工作段边墙6末端；
临近该侧工作段边墙6的池室5直接与输水渠道/管/隧洞7相连；
远离该侧工作段边墙6的池室5通过取水管涵/渠11与输水渠道/管/隧洞7相连，取水管涵/渠11布置在横墙9上部；
当输水渠道/管/隧洞7布置在靠近横墙9的池底时；
池室5通过取水管涵/渠11与输水渠道/管/隧洞7连接，此时所需的取水管涵/渠11布置在横墙9内且穿过池底；
进一步地，所述输水渠道/管/隧洞7进口处、取水管涵/渠11进出口处设置有过滤膜8。如图2和图5所示。可将沉淀后的水进一步过滤，去除水中的铁锈、泥沙、胶体等，减少所取水中的泥沙含量，也便于工厂、城市供水工程后续对水做进一步净化，同时也能有效保护水质净化器。
进一步地，所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室5过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°。
进一步地，所述池室5通过隔墙4分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。
进一步地，所述进水闸2处设置有拦污栅。
进一步地，所述取水管涵/渠11布置在横墙9上部时，布置有高度不同的几排，取水管涵/渠11用于把池室5内的表层清水输送到输水渠道/管/隧洞7内。
所述冲沙闸13设置在池室5末端，便于排沙和控制泄空冲洗时的流量。闸底略低于池底0.3～0.5m，闸门设计满足局部开启条件，如图7所示；所述排沙道14与池室5相连，沉积在池底的泥沙经冲沙廊道12和冲沙闸13汇入排沙道14，再由排沙道14泄入荒滩或下游河流；
所述输水渠道/管/隧洞7布置在工作段边墙6末端上以及布置在靠近横墙9的池底，如图1所示。含沙水流经沉沙池工作段沉降后，除去了部分泥沙，减少了含沙量，可通过输水渠道/管/隧洞7取表层清水。
如图2及图6所示。所述取水管涵/渠11布置在横墙9内且穿过池底以及取水管涵/渠11也布置在横墙9上部，可根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的取水管涵/渠11。当来流量较小时，经低位取水管涵/渠11，将沉降后的清水送出，当来流量较大，水位升高时，经高位取水管涵/渠11，将沉降后的清水送出。
进一步地，所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室5过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°，这样既不影响沉沙，又便于冲洗池室5内沉积的泥沙。
进一步地，所述池室5通过隔墙4分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。沉沙池形式为双室式或多室式，可根据实际需求选择布置，属于沉沙与冲洗交替运行连续供水的沉沙池。当其中一个池室5淤积到一定程度后，出池含沙量及其粒径超过泥沙设计沉降标准时，通过冲沙闸13及时冲洗，以恢复沉沙容积，其他池室5可通过工作流量，实现连续供水功能。
进一步地，所述进水闸2处设置有拦污栅。所述上游连接段进口处进水闸2控制整个池室5运行，是否在进水闸2设置拦污栅，根据入池污物的情况确定。
实施例2：如图3、7、8-11所示，一种冲洗式沉沙池，包括上游连接段、工作段、下游连接段三部分；上游连接段与引水渠/管/隧洞1相连，下游连接段通向下游河流；
所述上游连接段和工作段由进水闸2、上游连接段边墙3、隔墙4、工作段边墙6组成；
所述下游连接段由输水渠道/管/隧洞7、过滤膜8、横墙9、输水孔10、取水管涵/渠11、冲沙廊道12、冲沙闸13、排沙道14组成；
所述隔墙4用于分割池室5；池室5通过进水闸2、上游连接段边墙3、工作段边墙6、横墙9围成，冲沙廊道12设置在横墙9与池底之间；
所述进水闸2设置在引水渠/管/隧洞1出口与上游连接段进***接处；所述冲沙闸13设置在池室5末端；所述排沙道14与池室5相连；输水渠道/管/隧洞7布置在横墙9上靠排沙道14一侧以及布置在靠近横墙9的池底；含沙水流经沉沙池工作段沉降后，除去了部分泥沙，减少了含沙量，可通过输水渠道/管/隧洞7取表层清水。
当输水渠道/管/隧洞7布置在横墙9上靠排沙道14一侧时；
池室5通过输水孔10与输水渠道/管/隧洞7连接，此时所需的输水孔10设置在横墙9上；可根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的输水孔10。当来流量较小时，经取水管涵/渠11或低位输水孔10，将沉降后的清水送出，当来流量较大，水位升高时，经高位输水孔10，将沉降后的清水送出。
当输水渠道/管/隧洞7布置在靠近横墙9的池底时；
池室5通过取水管涵/渠11与输水渠道/管/隧洞7连接，此时所需的取水管涵/渠11布置在横墙9内且穿过池底。
进一步地，所述取水管涵/渠11进出口处和输水孔10处设置有过滤膜8。
进一步地，所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室5过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°。
进一步地，所述池室5通过隔墙4分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。
进一步地，所述进水闸2处设置有拦污栅。
进一步地，所述输水孔10根据实际来流情况和取水需求，在横墙9上布置几排高度不同的输水孔10。
进一步地，所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室5过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°，这样既不影响沉沙，又便于冲洗池室5内沉积的泥沙。
进一步地，所述池室5通过隔墙4分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。沉沙池形式为双室式或多室式，可根据实际需求选择布置，属于沉沙与冲洗交替运行连续供水的沉沙池。当其中一个池室5淤积到一定程度后，出池含沙量及其粒径超过泥沙设计沉降标准时，通过冲沙闸13及时冲洗，以恢复沉沙容积，其他池室5可通过工作流量，实现连续供水功能。
进一步地，所述进水闸2处设置有拦污栅。所述上游连接段进口处进水闸2控制整个池室5运行，是否在进水闸2设置拦污栅，根据入池污物的情况确定。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种冲洗式沉沙池，其特征在于：包括上游连接段、工作段、下游连接段三部分；上游连接段与引水渠/管/隧洞（1）相连，下游连接段通向下游河流；
所述上游连接段和工作段由进水闸（2）、上游连接段边墙（3）、隔墙（4）、工作段边墙（6）组成；
所述下游连接段由输水渠道/管/隧洞（7）、过滤膜（8）、横墙（9）、输水孔（10）、取水管涵/渠（11）、冲沙廊道（12）、冲沙闸（13）、排沙道（14）组成；
所述隔墙（4）用于分割池室（5）；池室（5）通过进水闸（2）、上游连接段边墙（3）、工作段边墙（6）、横墙（9）围成，冲沙廊道（12）设置在横墙（9）与池底之间；
所述进水闸（2）设置在引水渠/管/隧洞（1）出口与上游连接段进***接处；所述冲沙闸（13）设置在池室（5）末端；所述排沙道（14）与池室（5）相连；输水渠道/管/隧洞（7）布置在工作段边墙（6）末端上以及布置在靠近横墙（9）的池底或布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧以及布置在靠近横墙（9）的池底；
当输水渠道/管/隧洞（7）布置在一侧的工作段边墙（6）末端；
临近该侧工作段边墙（6）的池室（5）直接与输水渠道/管/隧洞（7）相连；
远离该侧工作段边墙（6）的池室（5）通过取水管涵/渠（11）与输水渠道/管/隧洞（7）相连，取水管涵/渠（11）布置在横墙（9）上部；
当输水渠道/管/隧洞（7）布置在靠近横墙（9）的池底时；
池室（5）通过取水管涵/渠（11）与输水渠道/管/隧洞（7）连接，此时所需的取水管涵/渠（11）布置在横墙（9）内且穿过池底；
当输水渠道/管/隧洞（7）布置在横墙（9）上靠排沙道（14）一侧时；
池室（5）通过输水孔（10）与输水渠道/管/隧洞（7）连接，此时所需的输水孔（10）设置在横墙（9）上。
2.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：所述输水渠道/管/隧洞（7）进口处、取水管涵/渠（11）进出口处或输水孔（10）处设置有过滤膜（8）。
3.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：所述上游连接段和工作段底坡取为0.015～0.02；所述池室（5）过流横断面底部为三角形，底角α不得小于40°。
4.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：所述池室（5）通过隔墙（4）分割成双室式或多室式，当其中一个池室冲洗时，其他池室能通过工作流量，实现连续不间断供水。
5.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：所述进水闸（2）处设置有拦污栅。
6.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：所述取水管涵/渠（11）布置在横墙（9）上部时，布置有高度不同的几排，取水管涵/渠（11）用于把池室（5）内的表层清水输送到输水渠道/管/隧洞（7）内。
7.根据权利要求1所述的冲洗式沉沙池，其特征在于：根据实际来流情况和取水需求，在横墙（9）上布置几排高度不同的输水孔（10）。
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| CN112246012A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 新疆水利水电科学研究院 | 反转式正向堰除沙*** |
| CN114182698A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-15 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种连续冲沙式沉沙池结构及其检修操作方法 |
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