溢流冲砂复合坝

技术领域

本发明涉及一种溢流冲砂复合坝，属于水利水电工程构筑物设计建造技术领域。

背景技术

为避免坝前泥沙淤积、影响坝前水库库容，在溢流坝一侧常常需要布置冲沙闸，当坝前泥沙淤积到一定程度时，即开启冲沙闸，将水库中淤沙排向下游。其结构特点如下：1)溢流坝垂直于河道布置，常采用实用堰型式，不设置闸门；2)冲沙闸布置于溢流坝一侧，冲沙闸底板顶高程低于溢流坝堰顶高程；3)冲沙闸通过设置在闸室内的闸门起闭。该结构的优点为：由于冲沙闸底板顶高程低于溢流坝堰顶高程，当冲沙闸开启时，可以将闸前一定范围的、底板顶高程以上的水库淤沙排往下游。该结构的主要问题：1)溢流坝为实用堰型式，顶部空间较小，无法提供人群亲水空间；2)冲沙闸布置于溢流坝一侧，通常只能将闸前一定范围的水库淤沙排向下游，对于河道中部及另一侧的泥沙则无能为力，运行一段时间后，坝前库容将明显减小；3)冲沙闸采用闸门起闭，一次性投入较大，后期运行维护费用较高；4)采用“先淤再冲”方案，未有效利用溢流坝下泄水流冲沙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适宜人群亲水，能实现河道全截面冲沙的溢流冲砂复合坝。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种溢流冲砂复合坝，包括溢流坝本体，所述的溢流冲砂复合坝还包括至少两条泥沙冲排系统，所述的溢流坝本体在其横截面内的投影在下游侧呈台阶形，各条所述的泥沙冲排系统沿溢流坝本体长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体上，河道水流中的夹沙通过所述的泥沙冲排系统在溢流坝本体的配合下排放至溢流坝本体的下游侧河道中。

进一步的是，在所述溢流坝本体的上游侧还布置有泥沙沉降收集系统，所述的泥沙沉降收集系统与所述的泥沙冲排系统连接。

上述方案的优选方式是，所述的泥沙沉降收集系统包括泥沙沉降铺盖和泥沙收集渠，所述的泥沙收集渠沿长度方向紧邻溢流坝本体上游侧坝体根部布置，铺覆在泥沙收集渠上游侧河床上的泥沙沉降铺盖的下游端与所述的泥沙收集渠连接，所述泥沙收集渠的下游侧与所述的泥沙冲排系统连通。

进一步的是，每一条所述的泥沙冲排系统均至少包括一条输沙孔，所述的输沙孔垂直于溢流坝本体的穿过所述的溢流坝本体，所述输沙孔的上游端与相应位置处的泥沙收集渠连通。

上述方案的优选方式是，每一条所述的泥沙冲排系统均至少还包括一条排沙廊道，沿水流方向向下游延伸的排沙廊道的上游端与输沙孔的下游端连通。

进一步的是，每一条所述的排沙廊道均为敞开式结构，排沙廊道敞开的上侧通过盖板封闭。

上述方案的优选方式是，在溢流坝本体下游侧的河床上还设置有护坦，所述的排沙廊道镶嵌在相应位置处的护坦中。

进一步的是，所述的泥沙冲排系统还包括冲沙补水结构，所述的冲沙补水结构布置在输沙孔末端的溢流坝本体上。

进一步的是，所述的冲沙补水结构为设置在溢流坝本体上的补水孔。

本发明的有益效果是：本申请提供的溢流冲砂复合坝以现有的溢流坝本体为基础，通过增加设置至少两条泥沙冲排系统，然后再将所述的溢流坝本体在其横截面内的投影在下游侧设置成台阶形，并将各条所述的泥沙冲排系统沿溢流坝本体长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体上。由于各条泥沙冲排系统是沿溢流坝本体长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体上的，这样河道水流中的夹沙便可以随时着下泄水流通过所述的泥沙冲排系统在溢流坝本体的配合下排放至溢流坝本体的下游侧河道中将，实现河道的全断面冲沙。同时，由于将溢流坝本体在其横截面内的投影在下游侧设置成台阶形，还特别适于人们的亲水需求。

附图说明

图1为本发明溢流冲砂复合坝面的平布置结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1、图2的1-1剖视图；

图4为图1、图2的2-2剖视图。

图中标记为：溢流坝本体1、泥沙冲排系统2、泥沙沉降收集系统3、泥沙沉降铺盖4、泥沙收集渠5、输沙孔6、排沙廊道7、盖板8、护坦9、冲沙补水结构10。

具体实施方式

如图1、图2、图3以及图4所示是本发明提供的一种适宜人群亲水，能实现河道全截面冲沙的溢流冲砂复合坝。所述的溢流冲砂复合坝包括溢流坝本体1，所述的溢流冲砂复合坝还包括至少两条泥沙冲排系统2，所述的溢流坝本体1在其横截面内的投影在下游侧呈台阶形，各条所述的泥沙冲排系统2沿溢流坝本体1长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体1上，河道水流中的夹沙通过所述的泥沙冲排系统2在溢流坝本体1的配合下排放至溢流坝本体1的下游侧河道中。本申请提供的溢流冲砂复合坝以现有的溢流坝本体为基础，通过增加设置至少两条泥沙冲排系统，然后再将所述的溢流坝本体在其横截面内的投影在下游侧设置成台阶形，并将各条所述的泥沙冲排系统沿溢流坝本体长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体上。由于各条泥沙冲排系统是沿溢流坝本体长度方向顺序且相互间隔的布置在所述的溢流坝本体上的，这样河道水流中的夹沙便可以随时着下泄水流通过所述的泥沙冲排系统在溢流坝本体的配合下排放至溢流坝本体的下游侧河道中将，实现河道的全断面冲沙。同时，由于将溢流坝本体在其横截面内的投影在下游侧设置成台阶形，还特别适于人们的亲水需求。

上述实施方式中，为了最大限度的实现河道全断面的溢流冲沙，本申请在所述溢流坝本体1的上游侧还布置有泥沙沉降收集系统3，所述的泥沙沉降收集系统3与所述的泥沙冲排系统2连接。此时，所述的泥沙沉降收集系统3优选为包括泥沙沉降铺盖4和泥沙收集渠5，所述的泥沙收集渠5沿长度方向紧邻溢流坝本体1上游侧坝体根部布置，铺覆在泥沙收集渠5上游侧河床上的泥沙沉降铺盖4的下游端与所述的泥沙收集渠5连接，所述泥沙收集渠5的下游侧与所述的泥沙冲排系统2连通。

进一步的，为实现泥沙随积随冲、充分利用溢流坝下泄水流冲沙的目的，本申请提供的每一条所述的泥沙冲排系统2均至少包括一条输沙孔6，所述的输沙孔6垂直于溢流坝本体1的穿过所述的溢流坝本体1，所述输沙孔6的上游端与相应位置处的泥沙收集渠5连通。同时，为了提高冲沙效果，每一条所述的泥沙冲排系统2均至少还包括一条排沙廊道7，沿水流方向向下游延伸的排沙廊道7的上游端与输沙孔6的下游端连通；所述的泥沙冲排系统2还包括冲沙补水结构10，所述的冲沙补水结构10布置在输沙孔末端的溢流坝本体1上。此时，所述的冲沙补水结构10为设置在溢流坝本体1上的补水孔。相应的，为了便于在水流速缓时沉积于排沙廊道7中的泥沙的清理，本申请的每一条所述的排沙廊道7均为敞开式结构，排沙廊道7敞开的上侧通过盖板8封闭。再结合在溢流坝本体1下游侧的河床上还设置有护坦9的结构特点，本申请将所述的排沙廊道7镶嵌在相应位置处的护坦9中。

综上所述，采用本申请供的溢流冲砂复合坝对天然坡降较缓河道中的溢流坝进行冲沙还具有以下优点，

1)提供了人群亲水空间，由于采用了台阶型溢流坝，坝顶及各级台阶空间较大，能够为人群提供较大的亲水空间；

2)实现了“边淤边冲”，上游挟沙水流至坝前时，由于流速降低，泥沙淤积在混凝土铺盖顶部；由于输沙孔泄流及重力作用，淤沙先沿倾向下游的混凝土铺盖顶面排向泥沙收集渠，再沿倾向邻近输沙孔的泥沙收集渠底板排入输沙孔内，后随输沙孔内泄流排向冲沙廊道；为避免冲沙廊道流量过小、流速过低、冲沙能力不足，通过布置在台阶型溢流坝坝踵的补水孔，将台阶型溢流坝下泄的部分水流引入到冲沙廊道中，与输沙孔泄流一起，将淤沙通过冲沙廊道排向下游河道。

3)扩大了冲沙范围，冲沙系统沿台阶型溢流坝轴线方向均匀布置，能够有效覆盖河道横向空间，坝前泥沙淤积问题也将得到有效解决。

4)一次性投入小、运行维护费用低，该结构不再设置闸门结构，一次性投资和运行维护费用将显著降低；另外，只要开启冲沙廊道顶部的盖板就能实现对于冲沙系统的检修，检修便利。

实施例一

本申请所要解决的技术问题是提供一种既能满足人群亲水需求，又能有效解决坝前泥沙淤积问题，一次性投入少、运行维护费用低、检修便利的溢流冲沙复合结构。

本申请解决技术问题所采用的技术方案为：

1)将实用堰溢流坝坝调整为台阶型溢流坝，同时在台阶型溢流坝上游坝趾处设置混凝土铺盖，混凝土铺盖顶面倾下游布置；

2)取消冲沙闸，沿台阶型溢流坝轴线方向均匀布置数条冲沙系统，冲沙系统由泥沙收集渠、输沙孔、补水孔、冲沙廊道和盖板等组成；

3)泥沙收集渠位于混凝土铺盖下游端顶部，垂直于河道布置，泥沙收集渠底板倾向邻近的输沙孔；

4)输沙孔穿台阶型溢流坝布置，上游接泥沙收集渠，下游与冲沙廊道相连，内尺寸需满足坝前淤积泥沙下泄要求；

5)补水孔布置于台阶型溢流坝下游坝踵，补水孔顶高程高于护坦顶高程，补水孔下部与输沙孔、冲沙廊道相通；

6)冲沙廊道布置于台阶型溢流坝下游护坦内，上游接输沙孔，顶部设置盖板，盖板顶高程与护坦顶高程一致；冲沙廊道底板倾向下游，冲沙廊道内尺寸大于输沙孔。