NB∕T 10390-2020 水电工程沉沙池设计规范(能源).pdf

ICS 27.140 P 59 NB 中华人民共和国能源行业标准 P NB/T 10390-2020 代替代替 DL/T 5107-1999 水电工程沉沙池设计规范 Code for Design of Desilting Basin for Hydropower Projects 2020-10-23 发布 2021-02-01 实施 国家能源局 发布 中华人民共和国能源行业标准 水电工程沉沙池设计规范 Code for Design of Desilting Basin for Hydropower Projects NB/T 10390-2020 代替 DL/T 5107-1999 主编部门：水电水利规划设计总院 批准部门国 家 能 源 局 施行日期2 0 2 1年2月1日 中国水利水电出版社 2021 北京北京 国 家 能 源 局 公 告 2020 年 第 5 号 国家能源局批准水电工程生态流量实时监测系统技术规范等 502项能源行业标准 （附件 1） 、Series Parameters for Horizontal Hydraulic Hoist（Cylinder） 等 35 项能源行业标准英文版（附件 2） ，现予以发布。 附件：1.行业标准目录 2.行业标准英文版目录 国家能源局 2020 年 10 月 23 日 附件 1： 行业标准目录 序号 标准编号 标准名称 代替标准 采标号 批准日期 实施日期 6 NB/T 10390-2020 水电工程沉沙池设计规范 DL/T 5107-1999 2020-10-23 2021-02-01 前 言 根据国家能源局关于下达2015年能源领域行业标准制（修）订计划的通知（国能科技2015283号）的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国内先进标准，并在广泛征求意见的基础上，修订本规范。 本规范的主要技术内容是：沉沙池设置条件及设计标准、沉沙池类型选择、沉沙池布置、水力设计及主要尺寸计算、结构设计、运行设计、泥沙观测设计。 本规范修订的主要技术内容是： 增加了沉沙池结构设计相关计算要求。 修改了规范的适用范围。由大中型水电水利工程中3级及3级以上，修改为水电工程中沉沙池。 修改了沉沙池设置标准。 删除了水利沉沙池设置标准。 本规范由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水电勘测设计标准化技术委员会负责具体技术内容的解释。 执行过程中如有意见或建议，请寄送水电水利规划设计总院（地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120）。 本规范主编单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 本规范主要起草人员：朱万强 黄彦昆 郝元麟 姜德全 何贤佩 刘 丁 田 迅 吕金波 卢培灿 原立毅 陈 强 鞠 琳 本规范主要审查人员：党林才 方光达 张红武 刘兴年 李国斌 龙起煌 曹渝波 王 毅 关李海 胡旺兴 姜宏军 武彩萍 杨晋营 赵 轶 刘荣丽 李仕胜 目 次 1 总 则 . 1 2 术 语 . 2 3 沉沙池设置条件及设计标准 . 4 3.1 基本资料 . 4 3.2 入池含沙量及泥沙级配确定 . 4 3.3 沉沙池设置条件及泥沙沉降标准 . 5 4 沉沙池类型选择 . 7 5 沉沙池布置 . 10 5.1 一般规定 . 10 5.2 定期冲洗式沉沙池. 10 5.3 连续冲洗式沉沙池. 11 5.4 条渠沉沙池 . 11 6 水力设计及主要尺寸计算. 13 6.1 一般规定 . 13 6.2 引渠及上游连接段. 13 6.3 工作段 . 13 6.4 下游连接段及输水道 . 16 6.5 沉沙池及排沙道水力学计算 . 16 7 结构设计 . 17 7.1 一般规定 . 17 7.2 结构计算 . 17 8 运行设计 . 19 9 泥沙观测设计 . 20 附录 A 泥沙沉降计算 . 21 附录 B 悬移质泥沙沉速计算 . 27 附录 C 沉沙池排沙水力计算 . 29 附录 D 沉沙池冲洗计算 . 32 本规范用词说明 . 36 引用标准名录 . 37 附：条文说明 . 38 Contents 1 General Provisions . 1 2 Terms . 2 3 Setting Conditions and Design Criteria for Desilting Basin . 4 3.1 Basic Data . 4 3.2 Determining Inflow Sediment Concentration and Particle Size Distribution . 4 3.3 Setting Conditions and Settling Criteria for Desilting Basin . 5 4 Selection of Desilting Basin Types . 7 5 Layout of Desilting Basin . 8 5.1 General Requirements . 8 5.2 Periodic Flushing Desilting Basin . 9 5.3 Continuous Flushing Desilting Basin . 9 5.4 Desilting Channel . 9 6 Hydraulic Design and Main Dimension Calculation . 11 6.1 General Requirements . 11 6.2 Headrace Channel and Upstream Transition Section. 11 6.3 Working Section . 11 6.4 Downstream Transition Sections and Water Conveyance Channel . 14 6.5 Hydraulic Calculation for Desilting Basin and Sediment Releasing Channel . 14 7 Structural Design . 15 7.1 General Requirements . 15 7.2 Structural Calculation . 16 8 Operation Design . 17 9 Sediment Monitoring Design . 18 Appendix A Sediment Settling Calculation . 19 Appendix B Calculation on Suspended Sediment Settling Velocity . 24 Appendix C Hydraulic Calculation on Releasing Sediment for Desilting Basin .29 Appendix D Hydraulic Calculation on Flushing Sediment for Desilting Basin 36 Explanation of Wording in This Code . 43 List of Quoted Standards . 44 Addition: Explanation of Provisions . 45 1 1 总总 则则 1.0.1 为规范水电工程引水建筑物中沉沙池设计，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于水电工程处理悬移质泥沙的沉沙池设计。 1.0.3 水电工程沉沙池设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 2 术术 语语 2.0.1 沉沙池 desilting basin 用以沉淀挟沙水流中颗粒大于设计沉降粒径的悬移质泥沙，降低水流中含沙量的建筑物。 2.0.2 定期冲洗式沉沙池 periodic flushing desilting basin 沉沙池淤积到一定程度后，开启冲沙闸进行冲洗，沉沙与冲洗交替运行的沉沙池。 2.0.3 连续冲洗式沉沙池 continuous flushing desilting basin 在连续供水的同时，将沉落的泥沙连续不断地冲排入下游河道的沉沙池。 2.0.4 条渠沉沙池 desilting channel 利用天然洼地，形成长度较长的宽浅土渠沉沙池。 2.0.5 工作段 working section 沉沙池中用于沉降泥沙的主要池段。 2.0.6 工作长度 working length 沉沙池中用来沉积泥沙的工作段长度。 2.0.7 工作宽度 working width 沉沙池中用来沉积泥沙的工作段宽度。 2.0.8 工作深度 working depth 沉沙池正常水位以下至设计泥沙淤积高程之间的水深。 2.0.9 工作流量 working flow 对定期冲洗式水电站沉沙池为引用流量， 设置排沙孔的定期冲洗式沉沙池为引用流量与池末底孔排沙流量之和；对连续冲洗式沉沙池为引用流量与冲沙流量之和。 2.0.10 冲洗流量 flushing flow 定期冲洗式沉沙池，沉沙与冲洗交替运行，池室（厢）冲沙时，经进口闸引入冲沙的流量。 2.0.11 池室 basin chamber 按工作流量、工作宽度和工作深度，由高于正常水位的隔墙，将工作段平行水流方向分成的若干室槽。 2.0.12 池厢 basin tank 3 定期冲洗式沉沙池中，根据冲沙流量，由高于设计淤积面以上的冲沙水位的隔墙，将池室平行水流方向分隔成的若干厢槽。 2.0.13 溢流堰区 overflow area 定期冲洗沉沙池工作段尾部设有溢流堰，用以引取表层水的区段。 2.0.14 过机多年平均含沙量 mean annual sediment concentration through turbine 过机多年输沙量与过机多年引水量之比。 2.0.15 粗粒径含沙量 coarse sediment concentration 大于沉沙池设计最小沉降粒径的悬移质含沙量。 4 3 沉沙池设置条件及设计标准沉沙池设置条件及设计标准 3.1 基本资料基本资料 3.1.1 沉沙池设计应收集下列基本资料： 1 地形、地质资料。 2 工程所在河段实测流量、悬移质含沙量、颗粒级配与分析方法及水温资料。 3 悬移质泥沙矿物成分和硬度资料。 4 沉沙池冲排沙道出口为天然河道时，出口处天然河道的水位流量关系。 5 沉沙池边墙临近天然河道时，该河段的各级流量水面线。 6 河流冰情和气温资料。 7 河流污物来源及其特性。 3.1.2 沉沙池设计应收集下列相关专业设计资料： 1 沉沙池引渠、输水道水位。 2 工程所在河段径流设计成果。 3 设计引用流量。 4 引渠及输水道水流挟沙力。 5 水轮机过流部件耐磨性能、抗磨措施及水轮机大修间隔，水轮机工作水头。 6 水库和电站的调度运行方式。 3.2 入池含沙量及入池含沙量及泥沙泥沙级配级配确定确定 3.2.1 时段平均入池含沙量应根据取水枢纽引水期入池逐日平均含沙量和逐日平均引水流量按下式计算： S=TiiTiiiQSQ11 （3.2.1） 式中：S时段平均入池含沙量（kg/m3）； T时段天数； Qi第i日平均引水流量（m3/s）； Si第i日入池日平均含沙量（kg/m3）。 5 3.2.2 作为沉沙池设计依据的代表性入池悬移质含沙量和颗粒级配，应根据沉沙池类型、河流输沙特性和水库沉沙作用，经分析论证后选用。 3.3 沉沙池设置条件及泥沙沉降标准沉沙池设置条件及泥沙沉降标准 3.3.1 沉沙池的设置初步判别（图3.3.1）应根据过机多年平均含沙量Sp、过机多年平均粗粒径含沙量Sp与水轮机额定水头Hr的交点确定。交点均位于图A区的，可不设置沉沙池；交点均位于图C区的，宜设置沉沙池；交点均位于图B区的，当水轮机过流部件的水力设计、结构设计及材料采用了可靠的抗磨措施，可不设置沉沙池。 （a）HrSp 6 （b）HrSp 图 3.3.1 沉沙池设置初步判别 3.3.2 沉沙池设置应在初步判别的基础上，根据水轮机泥沙磨损程度及磨损危害分析计算成果，考虑电站在系统中的作用、枢纽布置条件、沉沙池的投资、泥沙特性、水轮机的耐磨水平、电站效益及运行检修要求等因素，进行技术经济综合比较后确定。 3.3.3 当设置沉沙池时， 池内大于等于设计最小沉降粒径的泥沙沉降率宜取为80%85%，沉沙池设计最小沉降粒径可根据水轮机的额定水头按表3.3.3确定。 表表 3.3.3 沉沙池设计最小沉降粒径沉沙池设计最小沉降粒径 额定水头 Hr（m） Hr100 100Hr300 300Hr500 Hr500 设计最小沉降粒径（mm） 0.35 0.25 0.15 0.1 7 4 沉沙池沉沙池类型类型选择选择 4.0.1 水电工程可根据地形和水头条件选用水力冲洗式或非冲洗式沉沙池。 水力冲洗式沉沙池可选用定期冲洗式沉沙池（图 4.0.1-1）或连续冲洗式沉沙池（图 4.0.1-2），连续冲洗式沉沙池可分为单室式和多室式。 非冲洗式沉沙池可选用淤积式沉沙池或机械清淤式沉沙池，根据工程需要也可选用其他型式的沉沙池。 （a）平面图 3121110813 （b）II 剖面图 图 4.0.1-1 定期冲洗式沉沙池 1池室进口闸；2池厢进口闸；3池厢隔墙；4配水墩；5输水道；6冲沙闸；7排沙道；8排沙孔；9横向集水槽；10侧向集水槽；11沉沙池中心线；12池室隔墙；13冲沙闸孔 8 （a）单室连续冲洗式沉沙池平面图 1进口闸；2扩散段；3冲沙支廊道；4配水墩；5整流栅段；6冲沙主廊道；7梯形槽壁；8事故冲沙闸；9出口闸；10沉沙池中心线 3(a)多室式(a)多室式； (b)单室式 (b)单室式图2.1.22 连续冲洗式沉沙池室横断面2113541沉沙室； 2隔墙； 3冲沙支廊道； 4梯形槽壁； 5沉沙池中心线 （b）单室式横断面 1沉沙室；2隔墙；3冲沙支廊道；4梯形槽壁；5沉沙池中心线 3(a)多室式(a)多室式； (b)单室式 (b)单室式图2.1.22 连续冲洗式沉沙池室横断面2113541沉沙室； 2隔墙； 3冲沙支廊道； 4梯形槽壁； 5沉沙池中心线 （c）多室式横断面 1沉沙室；2隔墙；3冲沙支廊道 图 4.0.1-2 连续冲洗式沉沙池 4.0.2 水力冲洗式沉沙池应具有足够的冲沙水头及流量，地形开阔时宜选用定期冲洗式沉沙池，地形狭窄时宜选用连续冲洗式沉沙池。 4.0.3 冲沙水头不足的水电工程宜选用机械清淤式沉沙池。采用机械清淤的沉沙池应有足够的堆沙场地，且不应对该地区环境和工程造成不利影响。 4.0.4 平原地势低洼地区宜选用条渠沉沙池（图4.0.4），可根据地形和运用条件选用以9 挖待沉自流沉沙、扬水沉沙或分期实施的自流与扬水结合等型式。 （a）湖泊型 （b）条带型 （c）梭型 I （d）梭型 II 图 4.0.4 条渠沉沙池 1进水闸；2渠道；3沉沙条渠；4节制闸 10 5 沉沙池布置沉沙池布置 5.1 一般规定一般规定 5.1.1 沉沙池布置应与枢纽布置相协调，合理利用地形、避开不良地段，结合地质条件、工程特点、运行条件、经济指标等因素综合确定。 5.1.2 沉沙池进口宜布置在河道稳定、流态平缓地段，必要时可对河道进行适当改造。 5.1.3 沉沙池宜邻近首部取水枢纽进水口布置，当受地形条件限制或冲沙水头不能满足要求时，可沿引水道下移至适当位置，亦可布置为地下式。 5.1.4 沉沙池轴线宜与沉沙池进口前引渠的轴线重合，有夹角时应采取措施保证进入沉沙池工作段水流的横向及竖向流速分布均匀。 5.1.5 沉沙池主要建筑物的设置应使水流均匀扩散至沉沙池工作段，并应符合下列规定： 1 沉沙池的引渠应满足设计引用流量下的输水和防淤要求，宜在引渠适当位置设置截排底沙设施。 2 扩散段平面布置宜采用对称扩散型式，单侧扩散角不宜大于12 。采用非对称扩散型式时，两侧扩散角之和不宜大于24 。该段底板与工作段底板连接处不宜出现跌坎。 3 配水墩应设置于扩散段内，其位置、尺寸、方向和整流栅的排距、栅距等宜通过水力学模型试验确定。 4 池室、池厢进口闸闸槛顶应与其上游底板齐平或略高，并宜高于池室、池厢设计泥沙淤积面。有污物来源的应在进口闸设拦污栅及清污设施。闸门应满足局部开启工况要求。 5 池室的边墙和隔墙应与相应的池室进口闸的闸墩平顺连接，边墙、隔墙的迎水面坡度不宜缓于1:0.1。 6 根据需要可在沉沙池的引渠、工作段或输水道适当部位设置旁侧溢流堰，堰顶高程宜略高于沉沙池运行水位。溢流能力应根据运行要求等因素确定。 5.1.6 排沙道宜采用无压排沙形式，其纵坡不应缓于沉沙池工作段纵坡。排沙道出口应有抗冲、防淤措施，并应在河道2年洪水重现期水位时保持排沙通畅。 5.2 定期冲洗定期冲洗式式沉沙池沉沙池 11 5.2.1 定期冲洗式沉沙池应设池室进口闸，池室内设有池厢时应设池厢进口闸，进口闸的孔数应与池室厢数一致。各池厢间的隔墙应与相应的池厢进口闸的闸墩相连接，墙顶应高于设计泥沙淤积面以上的冲沙水面高程0.5m。 5.2.2 沉沙池工作段尾部可设置侧向、横向溢流堰和集水槽，溢流堰顶水深宜小于0.2m，溢流堰和集水槽均应满足自由出流条件。侧向和横向集水槽断面应通过水力学计算确定。 5.2.3 沉沙池末横墙底部宜设置排沙孔，排沙孔的流量宜取工作流量的5%8%。每池厢的排沙孔不宜少于2孔。 5.2.4 沉沙池工作段末端应设置冲沙闸，冲沙闸的闸门及启闭机械应满足闸门局部开启工况的要求。 5.2.5 沉沙池下游输水道应设置出口闸。 5.3 连续冲洗式沉沙池连续冲洗式沉沙池 5.3.1 沉沙池冲洗系统应设置若干条支廊道和主廊道。 5.3.2 沉沙池工作段池底可沿池宽方向做成若干倒梯形槽，槽壁与水平向夹角宜大于泥沙水下休止角。 5.3.3 支廊道应顺水流方向布置于沉沙池梯形槽底部，梯形槽底板应布置与冲沙支廊道相通的进沙孔。各条支廊道宜分别汇入一条主廊道。沉沙池工作段内宜设置多个冲洗系统，前段冲洗系统的支廊道长度宜短于后段冲洗系统的支廊道长度。 5.3.4 主廊道、支廊道应满足排沙水力学要求，并应采取抗磨措施。冲沙主廊道出口应有抗冲、防淤措施并保证排沙通畅。 5.3.5 单室连续冲洗式沉沙池宜在沉沙池工作段末端设置事故冲沙闸。冲沙闸闸门及启闭机械应满足闸门局部开启工况的要求。 5.3.6 沉沙池下游连接段宜采用逐渐收缩型式。 5.4 条渠沉沙池条渠沉沙池 5.4.1 条渠沉沙池可根据地形条件布置为湖泊形、条带形或梭形。 5.4.2 条渠沉沙池进口、出口宜设置节制闸，按上、中、下分段布置。 5.4.3 条渠沉沙池的围堤、 格堤边坡应根据筑堤材料的特性以及条渠的规模等因素确定。 5.4.4 堤顶高程应按水面高程加波浪爬高和安全超高确定。 12 5.4.5 堤顶宽度应满足交通及防护要求。 5.4.6 条渠布设应采取有效的防渗、截渗和排渗措施。 13 6 水力设水力设计计及主要尺寸计算及主要尺寸计算 6.1 一般规定一般规定 6.1.1 沉沙池主要水力断面尺寸应根据地形、地质条件拟定不同方案，经技术经济比较后确定。 6.1.2 定期冲洗式沉沙池应主要包括上游连接段、工作段及其溢流堰区、集水和排沙系统。 6.1.3 连续冲洗式沉沙池应主要包括上游连接段、工作段、下游连接段、排沙廊道系统。 6.1.4 沉沙池水力计算宜包含下列内容： 1 过流能力计算。 2 水面线计算。 3 泥沙沉降率计算。 4 泥沙淤积计算。 5 冲沙水力计算。 6.1.5 泥沙沉降计算应符合本规范附录A的规定。 6.1.6 水力学条件复杂的沉沙池宜经模型试验验证。 6.2 引引渠渠及上游及上游连接连接段段 6.2.1 引渠及上游连接段水力设计应使渠内水流平顺、稳定，水面波动逐步减小，并应避免回流和漩涡。 6.2.2 引渠连接段的设计流速应大于悬移质不淤流速、小于渠道不冲流速。 6.3 工作段工作段 6.3.1 沉沙池工作段尺寸应根据流量、泥沙沉速、淤沙容积、淤积时间、临界冲沙流速、冲洗周期、冲沙方式等因素综合确定。 6.3.2 定期冲洗式沉沙池工作段进口应有足够的工作深度，并考虑运行期泥沙淤积的影响。工作段进口水深不宜过大。工作深度和进口水深可按下列公式计算： He=HHk （6.3.2-1） 14 HZ+cq（iLw+i0L0） （6.3.2-2） 式中：He工作段进口工作深度（m）； H工作段进口水深（m）； Hk工作段进口设计泥沙淤积厚度（m），初拟方案时可取25% H30%H； Z工作段进口水位与排沙道出口天然河道水位差（m）； q排沙道冲沙单宽流量(m3/（s m）)； c排沙道出口冲沙流速（m/s） ； i沉沙池工作段底坡； Lw沉沙池工作段长度（m） ； i0排沙道底坡； L0排沙道长度（m）。 6.3.3 连续冲洗式沉沙池工作段进口工作深度应保证具有足够的冲沙流速，可按下式计算： HeZ1（1+）gc222cLRCdl02 （6.3.3） 式中：Z1沉沙池运行水位与廊道出口处顶的高差（m）； 局部水头损失系数总和； L支廊道和主廊道总长度（m）； g重力加速度（m/s2）; C谢才系数； R水力半径（m）。 6.3.4 条渠沉沙池水深宜为2.0m3.5m。 6.3.5 水力冲洗式沉沙池单室工作段宽度由流量、水深及流速确定，可按下式计算： B=wHQ （6.3.5） 式中：B工作宽度（m）； Q工作流量（m3/s）； 工作段平均流速 （m/s） ， 初拟方案时， 当泥沙沉降最小粒径为0.05mm0.10mm时，其值可取0.05m/s 0.15m/s；当泥沙沉降最小粒径为0.25mm时，其值可取15 0.25m/s 0.55m/s；当泥沙沉降最小粒径为0.35mm时，其值可取0.40m/s 0.80m/s； wH平均工作深度（m） 。 6.3.6 水力冲洗式沉沙池单室工作段宽度与深度之比不宜大于4.5。 6.3.7 定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度可按下式计算： bs=ssqQ （6.3.7） 式中：bs定期冲洗式沉沙池工作段分厢宽度（m）； sQ池厢冲洗流量（m3/s） ； qs池厢单宽冲洗流量（m3/（s m） ） 。 6.3.8 条渠沉沙池工作宽度可按本规范公式（6.3.5）初选尺寸，当出池泥沙允许粒径不大于0.05mm时，值可取0.20m/s0.40m/s。 6.3.9 沉沙池工作长度的确定应符合下列要求： 1 应初拟多个主要尺寸方案，按本规范附录A规定经泥沙沉降计算确定工作长度。 2 悬移质泥沙沉速计算应符合本规范附录B的规定。 3 沉沙池工作段设计长度宜取计算长度的1.2倍。 6.3.10 设有侧向溢流堰的定期冲洗式沉沙池可根据工作段尾部溢流堰区的堰前含沙量垂线分布计算出池分组含沙量。各池室的侧向溢流堰合计长度可按下式计算： Le=ffbhgmQf2/321 （6.3.10） 式中：Le池室侧向溢流堰合计长度（m）； Qf池室引用流量（m3/s ） bf 池室横向正堰宽度（m）； hf堰顶平均水深（m）； m流量系数； 溢流堰的侧向影响系数。 6.3.11 条渠沉沙池和各时段末出池断面分组含沙量可按本规范第A.2节的有关规定计算。当出池断面颗粒级配和含沙量接近设计标准上限时，可将其累积运行时间作为条渠沉沙池的使用期限。 16 6.3.12 定期冲洗式沉沙池的工作段应具有保证冲沙水流的流速要求的纵向底坡，纵向底坡可按下式计算： iRC221c （6.3.12） 式中：c1工作段冲沙流速（m/s） 。 6.4 下游下游连接段连接段及输水道及输水道 6.4.1 有压引水道的连接段及输水道水深应满足有压进水口最小淹没深度要求，避免出现立轴旋涡和掺气现象。 6.4.2 连接段及输水道最高水位应按设计流量下正常运行时水电站突然丢弃全部负荷的最高涌波水位确定。 6.4.3 当沉沙池设溢流堰时，对溢出水流应设置消能设施。 6.5 沉沙池及排沙道沉沙池及排沙道水力水力学计算学计算 6.5.1 沉沙池排沙水力计算应按本规范附录C的有关规定执行。 冲沙流速应大于池内泥沙的临界冲沙流速。临界冲沙流速可按本规范第C.1节中的临界冲沙流速公式计算。 6.5.2 定期冲洗式沉沙池冲洗周期与淤沙容积应结合调度运行进行技术经济比较确定。冲洗周期内的淤积体积、淤积时间、冲洗周期可按本规范附录A的有关规定计算。 6.5.3 定期冲洗式沉沙池的设计冲沙单宽流量、冲沙历时可按本规范第C.2节中无压排沙水力学方法计算。 6.5.4 定期冲洗式沉沙池的冲洗历时可分为泄空冲洗、溯源冲洗和沿程冲洗三个阶段进行计算。沉沙池冲洗计算可按本规范附录D的有关规定进行。 6.5.5 连续冲洗式沉沙池的廊道水力学计算可按本规范第C.1节中有压排沙水力计算方法进行。当进行排沙廊道输沙能力复核时，入池含沙量可根据实测最大含沙量选用。 17 7 结构设计结构设计 7.1 一般规定一般规定 7.1.1 沉沙池结构型式和尺寸应根据工程布置、水力设计、地基及运用条件，经技术经济比较确定。 7.1.2 沉沙池宜采用钢筋混凝土结构，也可采用其他结构。 7.1.3 沉沙池结构应满足耐久性和各种设计状况下的稳定、强度要求。沉沙池混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20，砌石结构强度等级不应低于MU30，水泥砂浆强度等级不应低于M10。 7.1.4 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/T 5057的要求。 7.1.5 沉沙池的工作段和冲沙道、排沙道断面型式及尺寸均应便于冲沙和检修。支廊道和主廊道的冲沙廊道过水断面宜采用矩形，主廊道高度不宜小于1.5m，支廊道的过水断面应沿程加大。 7.1.6 连续冲洗式沉沙池冲沙支廊道顶板宜采用预制盖板。顶板上应设进沙孔，进沙孔宜选用百叶窗式孔口。 7.1.7 寒冷地区和严寒地区的沉沙池设计应根据冬、春季运用要求，采取防止冰冻和泄放冰凌措施。沉沙池基础应采取防冻胀措施。 7.1.8 沉沙池相关结构应满足安全稳定运行要求，对地基采取必要的处理措施。 7.1.9 沉沙池应根据运行、交通、检修需要设置必要的爬梯、交通桥、工作桥、进人孔、起重挂钩等设施。 7.1.10 沉沙池边墙应有足够的超高，池室的边墙宜高于最高水位 0.5m，隔墙宜高于正常运行水位 0.5m。边墙外地表宜设排水通道。 7.1.11 沉沙池结构应考虑当地气候条件、结构特点、基础约束等因素，满足温度变形及沉降的要求，沿垂直水流方向设置伸缩缝、沉降缝等结构缝，缝间距可采用10m20m。当工作段或上游连接段内设有隔水墙或配水墩时，隔水墙或配水墩与底板可组成T型结构，按T型结构计算。当工作段无隔水墙时，若池宽较大，应根据地基条件设置纵向结构缝； 若池宽较小， 边墙和底板亦可作为整体式， 按U型结构计算。 结构缝应设置止水措施。 7.2 结构计算结构计算 18 7.2.1 沉沙池结构计算应考虑持久状况、短暂状况、偶然状况。 7.2.2 沉沙池结构设计宜根据需要进行下列计算和验算： 1 结构整体抗滑和抗浮稳定性。 2 地基承载力和地基沉降。 3 结构各部位强度。 7.2.3 沉沙池结构及构件应根据沉沙池各种计算荷载性质进行分析计算，可按现行行业标准水闸设计规范NB/T 35023的有关规定进行。 7.2.4 土基上的分离式结构，建基面不得出现拉应力。 7.2.5 岩基上的分离式结构， 持久状况下建基面不应出现拉应力，短暂状况、偶然状况建基面可出现不大于 0.1MPa 的拉应力。 19 8 运行设计运行设计 8.0.1 沉沙池的运行设计应符合沉沙池运行水位、设计入池流量、设计含沙量、泥沙沉降设计标准和运用时间等要求。 8.0.2 沉沙池应根据运行要求设置必要的运行和检修设施、清淤设施或辅助冲洗设施。 8.0.3 运行设计应根据沉沙池功能要求和使用特性，提出检修时机建议。 8.0.4 定期冲洗式沉沙池运行设计，应提出冲洗时机、冲洗方式及闸门调度方式。当引水含沙量或粒径超过设计控制条件时，应提出减小引水流量直至暂停运行的要求。设计应提出沉沙池排沙孔运行方式。 8.0.5 连续冲洗式沉沙池运行设计，应提出连续开启冲沙廊道出口闸门排沙的运行方式。当出现入池含沙量大于设计含沙量时，应提出调整运行安排直至暂停运行的要求。 8.0.6 条渠沉沙池宜采用高水高淤、低水低淤的分期淤高方式。对较长的条渠沉沙池，可采用自上而下的分段放淤方式。 8.0.7 机械清淤沉沙池应提出泥沙堆放要求。 20 9 泥沙观测设计泥沙观测设计 9.0.1 泥沙观测设计应根据工程类型、布置和泥沙条件确定泥沙观测项目、观测布置、观测设施及设备、观测方法、观测资料整编分析要求等内容。 9.0.2 沉沙池主要水沙观测项目可包括下列内容： 1 入池流量及水位。 2 沉沙池进口、出口及沿池的含沙量和颗粒级配变化。 3 水流流速分布。 9.0.3 定期冲洗式沉沙池除应观测本规范第9.0.2条规定的项目外，还可包括下列项目： 1 池内淤积变化及淤沙干密度。 2 底孔排沙流量和含沙量。 3 池末溢流堰堰前含沙量垂线分布。 4 冲洗过程中的池厢进口、出口断面含沙量、沿程水面和沙面变化。 9.0.4 连续冲洗式沉沙池除应包括本规范第9.0.2条规定的观测项目外，还可包括在各排沙廊道出口取单样计算含沙量、输沙率，并作颗粒级配分析等。 9.0.5 观测断面位置布设和数量应能控制过池水力泥沙因子的沿程变化，观测设施布置应方便观测。 9.0.6 流量、水位观测方法应符合现行行业标准水利水电工程水力学原型观测规范SL 616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/T 50159的有关规定。 9.0.7 在拟定水电站沉沙池沉沙效果观测项目的同时，宜安排水轮机组过机含沙量和颗粒级配等观测项目。 9.0.8 条渠沉沙池应选择入池流量和含沙量较稳定时期进行水沙观测，上断面、下断面的观测时间应考虑水沙流程的因素。 21 附录附录 A 泥沙沉降泥沙沉降计算计算 A.1 水面线计算水面线计算 当沉沙池工作宽度、淤积厚度或工作深度沿程变化时，应将沉沙池划分为 n 个计算池段，从下游向上游按下列公式计算水面线： kkkkkkkJigHgHL)2()2(2211 （A.1.1-1） 21kkk （A.1.1-2） kkkkRJ22C （A.1.1-3） 21kkkRRR （A.1.1-4） 6/11CkkkRn （A.1.1-5） 式中：kL k 池段长度（m） ； kH、1kH k 池段上断面、下断面水深（m） ； k、1kk 池段上断面、下断面流速（m/s） ； kik 池段床面纵坡； kJk 池段平均水力坡度； g重力加速度（m/s2） ； kk 池段平均流速（m/s） ； kR、1kRk 池段上断面、下断面水力半径（m） ； kRk 池段平均水力半径（m） ； kCk 池段平均谢才系数； 22 knk 池段糙率系数； k池段编号，由工作段进口至池末或溢流堰区首端排序，k=1，2，n。 A.2 泥沙沉降率计算泥沙沉降率计算 A.2.1 泥沙沉降率计算应从上游向下游逐池段计算各计算断面各粒径组含沙量，进而计算各池段各粒径组泥沙沉降率、 全池各粒径组泥沙沉降率和大于某粒径级的泥沙沉降率。含沙量及泥沙沉降率可按下列规定计算： 1 池段下断面各粒径组含沙量可按下式计算： kkiikqLikkieSS)1( （A.2.1-1） 式中：ikS、) 1( kiSk 池段上断面、下断面分组含沙量（kg/m3） ； ikk 池段i粒径组的恢复饱和系数； ii粒径组的平均沉速（m/s） ； kqk 池段单宽流量（m3/（s m） ） ； i粒径组编号，按粒径由小到大排序，mi, 2 , 1。 2 池段各粒径组泥沙沉降率可按下式计算： ikkiikikSSS)1( （A.2.1-2） 式中：ikk 池段i粒径组泥沙沉降率。 3 全池各粒径组泥沙沉降率可按下列规定计算： 1）当工作段无溢流堰区时可按下式计算： nkiki1)1 (1 （A.2.1-3） 2）当工作段尾部设有溢流堰区时可按下式计算： nkikifi1)1 ()1 (1 （A.2.1-4） 式中：i全池i粒径组泥沙沉降率； 23 if溢流堰区i粒径组泥沙沉降率。 4 大于i粒径级泥沙沉降率可按下式计算： lmiilmiiilPP （A.2.1-5） 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； l第i粒径组下限粒径级编号，按粒径由大到小顺序排列，l=m，m-1，2，1； iP入池悬移质泥沙第i粒径组沙重百分数（%） 。 A.2.2 沉沙池淤积泥沙的第i粒径组沙重的百分数可按下式计算： iidiPP （A.2.2） 式中：diP沉沙池淤积泥沙或廊道、排沙孔水流中的第i粒径组沙重百分数（%） ； 泥沙总沉降率。 A.3 恢复饱和系数恢复饱和系数 恢复饱和系数宜选用水质和泥沙特征相似的已建沉沙池实测资料确定， 当选用有困难时，可按下列方法确定： 1 处理悬移质泥沙粒径较粗的水电站沉沙池恢复饱和系数可按下列公式计算： 25. 0)(kizikuK （A.3.1-1） 6/1*kkkkRgnu （A.3.1-2） 式中：ikk 池段i粒经组恢复饱和系数； zK综合经验系数， 当沉沙池宽度与深度之比在 1.54.0 之间时， Kz取 1.21.0。 kuk 池段水流摩阻流速（m/s） 。 24 2 处理悬移质泥沙粒径较细的沉沙池可按下式计算分段恢复饱和系数： 62. 061. 05)(10644. 6kikikuJ （A.3.1-3） A.4 淤积淤积及冲洗周期及冲洗周期计算计算 A.4.1 定期冲洗式沉沙池淤积及冲洗周期可按下列规定计算： 1 单日淤积体积可按下式计算： ddQSV04 .86 （A.4.1-1） 式中：dV单日淤积体体积（m3/d） ； 0S设计淤积期入池平均含沙量（kg/m3） ； Q工作流量（m3/s） ； d淤积物干密度（t/m3） 。 2 冲洗周期可按下式计算： dVVT00 （A.4.1-2） 式中：0T设计冲洗周期（d） ； 0V设计淤积体积（m3） 。 A.4.2 定期冲洗式沉沙池淤积及冲洗周期还可按下列规定计算： 1 不含溢流堰区的工作段 k 池段某时段淤积体积可按下列公式计算： dkkjkSSQtV)(4 .861 （A.4.2-1） miikkSS1 （A.4.2-2） mikikSS1)1(1 （A.4.2-3） 式中：kVk 池段淤积体积（m3） ； 25 jt计算时段历时长（d） ； kS、1kSk 池段上断面、下断面含沙量（kg/m3） 。 2 k 池段的时段平均淤积厚度可根据淤积体积按下式计算。 kkkbLVD （A.4.2-4） 式中：kDk 池段的时段平均淤积厚度（m） ； b k 池段池室工作宽度（m） 。 溢流堰区前的工作段各池段计算断面在各时段内的淤积厚度，可从 kn池段的下断面（第1n断面）向上游逐断面推算。 3 全池室冲洗周期的淤积体积可按下列公式计算： 01mjjsVV （A.4.2-5） fnkkjVVV1 （A.4.2-6） 1nfffDLbV （A.4.2-7） 式中：sV全池各时段累积淤积体积（m3） ； jV全池室某时段内淤积体积（m3） ； fV溢流堰区某时段内淤积体积（m3） ； fL溢流堰区长度（m） ； 1nD第 n+1 断面的时段淤积厚度（m） ； j时段数，0, 2 , 1mj。 4 出池含沙量及其粒径超过泥沙沉降设计标准的沉沙池应及时进行冲洗，池室冲洗周期可按下式计算： 010mjjtT （A.4.2-8） A.4.3 条渠沉沙池的泥沙沉降率可按本规范第 A.2.1 条进行计算； 各池段的时段淤积体26 积可按本规范公式（A.4.2-1）计算，各时段断面淤积厚度可由池末断面向上游逐断面计算，计算应符合下列要求： 1 时段内全池淤积体积可按下式计算： nkkjVV1 （A.4.3-1） 2 全池各时段淤积体积可按下式计算： 01mjjsVV （A.4.3-2） 27 附录附录 B 悬移质泥沙沉速计算悬移质泥沙沉速计算 B.0.1 粒径级宜采用 分级法划分。粒径级的划分