[发明专利]一种恢复水库拦沙库容的设计方法及坝体结构

说明书

本发明公开了一种恢复水库拦沙库容的设计方法，包括以下步骤：S1：确定非常排沙底孔的闸底板高程；S2：确定非常排沙底孔的泄流规模；S3：确定非常排沙底孔的启用条件；S4：计算分析设置非常排沙底孔对拦沙库容的恢复效果本发明还公开了一种恢复水库拦沙库容的坝体结构，坝体上设有至少一个泄洪排沙深孔，坝体上还设有非常排沙底孔，非常排沙底孔的闸底板高程、泄流规模和启用条件根据上述设计方法确定。本发明克服了本领域技术人员的技术偏见，使拦沙库容可以重复利用，还对延缓水库淤积、长期保持水库有效库容发挥了至关重要的作用。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是涉及一种恢复水库拦沙库容的设计方法及坝体结构。

背景技术

水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。水是经济和社会可持续发展的重要物质基础。我国水资源时空分布不均，防洪抗旱问题非常突出。水库工程是防洪减灾体系和水资源保障体系的重要工程措施，利用其巨大的库容可在汛期削减洪水，有效减轻洪水灾害；还可调节径流，有效缓解水资源供需矛盾。新中国成立后，我国大兴水利，建设了大量的水库工程。截止2010年，我国已建成各类水库87873座，水库总库容7162亿m³。其中：大型水库552座，总库容5594亿m³，占全部总库容的78.1％；中型水库3269座，总库容930亿m³，占全部总库容的13.0％。大量水库工程建设，有效提高了防洪抗旱保障能力，发挥了巨大的综合效益，为我国经济社会发展做出了重要贡献。

然而，我国水土流失问题突出，在多沙河流上修建水库后，由于水位抬高，流速减小，必然造成泥沙在水库中的淤积，导致我国已建水库库容每年以1％左右的速度在不断减小。据统计，我国七大江河的年输沙量高达23亿t，尤其以黄河输沙量最大，居世界大江大河之首，天然年均输沙量高达16亿t。黄河流域水库的淤积速度之快、淤积量之大令人震惊。据有关资料统计，至1989年黄河流域共有小型以上水库601座，总库容522.5亿m³，淤损库容109.0亿m³，占总库容的21％。现今，绝大部分水库淤损库容占总库容一半以上，大大制约了水库效能的发挥，有的甚至失去了应有的作用。例如黄河干流第一座水利枢纽三门峡水库，建成不久就因淤积严重而被迫进行多次改建，并改变运用方式，使水库原设计功能至今无法充分发挥；青铜峡水电站在1967年至1971年运用4年时间内，损失库容达到86％。

泥沙淤积使原本有限的水库库容不断减小，调蓄能力大幅下降，防洪减灾和抗旱供水能力逐渐降低，泥沙淤积上延影响上游地区的生态环境，库底泥沙吸附有害物质对水库水质造成二次污染，随之而来的问题将会越来越多，从而造成巨大损失。

通常情况下，在水库设计时，泄洪排沙深孔的底板高程需按照满足水库死水位泄洪排沙和防淤堵设置，死水位是指在正常运用情况下，允许水库消落的最低水位，水库一般不低于死水位运行。遭遇特殊干旱年份或战备、地震等特殊情况，为保证应急用水安全，也可临时动用死水位以下的存水。有减淤任务的水库，需要利用死水位以下拦沙库容合理拦蓄造成下游河道淤积的泥沙，满足下游河道减淤要求。多沙河流来沙量大，泥沙会将死水位以下库容淤满，形成不可利用的库容，从而影响水库功能发挥。而泄洪排沙深孔底板高程一般不会低于死水位50m，其正常运行条件为库水位需高于死水位，因此不能通过常规的泄洪排沙深孔恢复死水位以下淤积的拦沙库容，而淤积的拦沙库容已发挥其减淤功能且不可再利用，这已成为了本领域技术人员的固定思维和技术偏见。

发明内容

本发明的目的是提供一种恢复水库拦沙库容的设计方法及坝体结构，以解决上述现有技术存在的问题，使拦沙库容可以重复利用，克服了本领域技术人员的技术偏见。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种恢复水库拦沙库容的设计方法，包括以下步骤：

S1：确定非常排沙底孔的闸底板高程；