标准规范下载简介
NBT 10390-2020 水电工程沉沙池设计规范.pdfS. = K.( C gR Wio
式中：S* 沿程冲洗出池平均含沙量（kg/m3）； R.一一沿程冲洗平均水力半径（m）； g一重力加速度（m/s²）； K、m* 分别为系数和指数。 2）缺乏水沙特征类似的已建沉沙池实测资料时，沿程冲洗出池平均含沙量 按下列公式计算：
中：S 体积比含沙量（%）： 泥沙在浑水中的沉速（m/s）； Oep 泥沙在清水时的平均沉速（m/s）； Pm——浑水密度（t/m²）； h—一水深（m）; Dso——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T／ZZB 1645-2020 曳引式垂直升降类机械停车设备.pdf，可 近似取2倍～3倍的dso； d.o 悬移质泥沙中值粒径（mm）；
式中： t, 池室沿程冲洗历时（h）； V,一—池室沿程冲洗排沙体积（m3）。 D.0.5单室冲洗总历时可按下列公式计算：
T. = K(t. +t, +t,)
T =Kt.+t +t)
式中：T一单室冲洗总历时（h）； K——工作安全系数，可取为1.2～1.4； n。—池室数。 D.0.6单室冲洗总用水量可按下式计算：
W=V.+3600(t,+t)Q
式中：W一单室冲洗总用水量（m3） D.0.7当池室内设有池厢时，泄空冲洗宜按池室一次泄空计算；溯源和沿程冲洗可 用池室计算公式逐池厢进行计算
1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 2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 .执行”。
便于任规本规池亲文区 合住受 1）表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁” 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。 3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。 2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 按....执行”。
《河流悬移质泥沙测验规范》GB/T50159 《水闸设计规范》NB/T35023 《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057 《水利水电工程水力学原型观测规范》SL616
中华人民共和国能源行业标准
水电工程沉沙池设计规范
目次总则413沉沙池设置条件及设计标准.3.1基本资料，错误！未定义书签。3.2入池含沙量及泥沙级配确定3.3沉沙池设置条件及泥沙沉降标准..4沉沙池类型选择.445沉沙池布置455.1一般规定5.2定期冲洗式沉沙池.....465.3i连续冲洗式沉沙池.5.4条渠沉沙池..486水力设计及主要尺寸计算..506.1一般规定..506.2引渠及上游连接段错误！未定义书签。6.3工作段，....506.4下游连接段及输水道错误！未定义书签。6.5沉沙池及排沙道水力学计算....537结构设计557.1一般规定错误!未定义书签。7.2结构计算558运行设计.569泥沙观测设计错误！未定义书签。附录A泥沙沉降计算.57附录B悬移质泥沙沉速计算..60附录D沉沙池冲洗计算40
3.2入池含沙量及泥沙级配确定
3.2.1时段平均入池含沙量实际上是按时段输沙量与时段水量之比计算。对于沉沙效果 不明显的水库，偏安全考虑，计算中可忽略水库沉沙与取水口底坎的挡沙作用。 3.2.2入池设计泥沙特征值含沙量和悬移质颗粒级配。选用何种时段平均或实测值作为 入池设计泥沙特征值，一般根据河流输沙特性和水库沉沙作用、枢纽布置特点、沉沙池 类型、供水重要程度、沉沙池工程量、效益等进行综合分析论证确定。 如YZX一级水电站沉沙池的设置，因仅在汛期使用，故选用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设计值。排沙廊道输沙能力的复核，原考虑选用历年 最大日平均含沙量54.7kg/m3，但其出现机会较少，为减少排沙流量，最后选用35.0kg/m 作为复核值。沉沙池投入运行四十年来，粒径大于等于0.25mm实测泥沙沉降率与设计 值吻合，也未出现过廊道堵塞现象。 西藏YZYH抽水蓄能电站设置定期冲洗式沉沙池，为保证沉沙效果和冲沙可靠，设 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 据，选用颗粒组成偏粗的实测悬移质级配作为沉沙池冲洗设施和排沙建筑物的设计依 据。
3.3沉沙池设置条件及泥沙沉降标准
3.3.1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 料，综合考虑泥沙特性、现有水轮机设计制造水平及抗磨损材料选择、沉沙池的投资 及其效益，加以类比分析制订的。 3.3.2泥沙对水轮机磨损危害表现为：水轮机运行效率下降、出力减小和年发电量相 应减少；大修间隔缩短，检修费用增加；影响机组运行的灵活性和可靠性。 减轻泥沙对水轮机磨损危害的主要措施有：①采取工程措施，如设置沉沙池、沉 冻池或利用水库沉沙等，以减少过机含沙量及过机粗沙；②改善水轮机的水力和结构 性能，降低关键磨损部位的流速，保持水流平顺流态；③采用耐磨材料或耐磨护面层； ④提高水轮机制造质量；③保持良好的运行工况。
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 损，但会带来工程投资的增加和发电效益的变化，因此，是否设置沉沙池或设置何种 标准的沉沙池，应进行技术经济综合比较。 3.3.3各额定水头段沉沙池的设计最小沉降粒径标准，是考虑到经济合理性及实际需 要推荐的。由于泥沙磨损对混流式水轮机过流部件危害更天，在原规范基础上，降低 了水斗式水轮机对设计最小沉降粒径要求，适当提高了混流式水轮机对设计最小沉降 粒径要求，在水头段的划分上，也不再区分混流式水轮机和水斗式水轮机。水电工程 沉沙池的设计沉降粒径，经过技术经济比较，可等于或小于表3.3.3中的粒径
4.0.1本规范列举了目前水电工程最常用的沉沙池型式：
（1）定期冲洗式沉沙池 定期冲洗式沉沙池由上游连接段、工作段（包括溢流堰区）、集水和排沙系统等组 成。 （2）连续冲洗式沉沙池 连续冲洗式沉沙池由上游连接段、工作段、下游连接段、排沙廊道系统等部分组成 （3）条渠沉沙池 条渠沉沙池由进口段、工作段、出口段等组成。 （4）其他型式的沉沙池 还有漏斗旋流式沉沙池，国内一些工程中正在研究应用，效果待验证。 4.0.2~4.0.4简单介绍了几种沉沙池的特点及适用条件，随着技术进步，现已开发出许 多新型的沉沙池，一般使用流量较小，在实际应用中设计者根据工程特点及需要选择 定期冲洗式沉沙池较连续冲洗式沉沙池具有运行可靠、结构简单、便于施工等特点 近以在地形开阔的地方要优先考虑使用
多新型的沉沙池，一般使用流量较小，在实际应用中设计者根据工程特点及需要选择 定期冲洗式沉沙池较连续冲洗式沉沙池具有运行可靠、结构简单、便于施工等特点 所以在地形开阔的地方要优先考虑使用，
5.1.1~5.1.2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 段，对工程安全及投资一般影响很大，要尽量避开。 不良地段系指地形、地质和场地危及建筑物稳定的地段，如滑坡影响带、泥石流危 及区、河流冲刷范围以及软弱地层等。为适应沉沙池的布置要求，可对河道进行必要的 治理和改造，但要以不破坏河道行洪和周边环境为原则。如YMK沉沙池建在液化的粉 细沙地层上，采用振冲桩加固后，达到抗地震液化的设计标准。 5.1.3一般情况下，沉沙池位置距离首部枢纽进水口近一些，可节省引渠工程量，减少 水头损失，方便运行管理。如DYD沉沙池、YMK沉沙池和YZX沉沙池均邻近首部取水 口。 5.1.4本条仅就改善入池水流条件作出一般规定。由于引渠断面宽度和深度与沉沙池断 面宽度和深度相差较大，水流进入沉沙池会出现流速横向及竖向分布不均匀、当沉沙池 的布置受到地形、地质或冲沙水头等条件限制，沉沙池轴线与引渠轴线不在同一直线上 时，更加剧上述流速分布的不均匀性，故沉沙池轴线宜与其进口前的引渠轴线的延线重
5.1.4本条仅就改善入池水流条件作出一般规定。由于引渠断面宽度和深
面宽度和深度相差较大，水流进入沉沙池会出现流速横向及竖向分布不均匀、当沉沙池 的布置受到地形、地质或冲沙水头等条件限制，沉沙池轴线与引渠轴线不在同一直线上 时，更加剧上述流速分布的不均匀性，故沉沙池轴线宜与其进口前的引渠轴线的延线重 合。当受到条件限制时，可使引渠下游段轴线的延线与沉沙池轴线重合。工程实践表明， 设置完好的上游连接段，是使进入沉沙池工作段水流流速分布较均匀和提高泥沙沉降效 率的一项措施
5.1.5为使水流均匀扩散至沉沙池工作段，对沉沙池主要建筑物的设置提出一般性要
5.1.5为使水流均匀扩散至沉沙池工作段，对沉沙池主要建筑物的设置提出一般性要 求
在设计流量和含沙量范围内，引渠要达到止常输水，在小流量引水时可允许有少 量淤积，但不影响正常输水，随着流量增大达到冲淤平衡。如YMK沉沙池前的引渠纵 坡为1/740，最小引水流量时流速为1.57m/s，设计流量时流速为2.25m/s，均大于不淤流 速，引渠设计流量为沉沙池设计流量与冲洗流量和。 一般在引渠末端或适当位置设溢流设施，是为了出现超标准流量或特殊情况时，能 够从引渠溢出，使沉沙池能够正常工作和安全，可在引渠一侧设置排沙孔，以便引渠排 沙和停止运行时放空引渠。
在上游扩散段内设置整流栅整流后，据已建电站统计，单侧扩散角可达12°～25°， 两侧扩散角之和达24°～33°。如：YZX一级，单侧扩散角24°29'04"；上游扩散段（亦称 行进段）内主要建筑物的设置，已建电站一般通过水力学模型试验确定，以保证水流均 匀扩散，不形成涡流区。NYH三级，单侧扩散角23°50'19.46"；YZX二级，两侧扩散角 之和32°20'50.8"；YXW电站，两侧扩散角之和24°37'34" 沉沙池进口闻后设置整流栅（亦称静水栅或分水隔栅），其目的是使进入工作段 的水流能均匀地分配于整个过水断面，以保证沉沙池的沉沙效果。沉沙池上游连接段内 水流泥沙运动过程十分复杂，因此配水墩、整流栅的设置，目前还难以通过数值计算进 行模拟，一般通过水力学模型试验确定。如西藏YZYH抽水蓄能电站沉沙池的整流栅， 通过四个方案的模型试验后，才得到了比较满意的布置方案。 是否在进口闸设置拦污栅要根据入池污物的情况确定。从四川YZX、南河等水电 站沉沙池的运行实践看，污物进入工作段常常堵塞进沙孔或堵塞整流栅，导致池身断面 流速分布不均匀，因此对防污问题要给予足够的重视。 梯形断面的池室运行实践表明，在坡面上有严重的挂淤现象，很难冲洗，故边坡 不宜缓于1:0.1。 设置旁侧溢流堰，目的在于宣泄进水口闸门操作不当及机组去负荷时，进入沉沙 池超过设计流量的水量，在确定泄流量后，按堰流公式确定堰顶高程和宽度。堰顶高程 般比运行水位高5cm。
站沉沙池的运行实践看，污物进入工作段常常堵塞进沙孔或堵塞整流栅，导致池身断面 流速分布不均匀，因此对防污问题要给予足够的重视。 梯形断面的池室运行实践表明，在坡面上有严重的挂淤现象，很难冲洗，故边坡 不宜缓于1:0.1。 设置旁侧溢流堰，目的在于宣泄进水口闸门操作不当及机组去负荷时，进入沉沙 超过设计流量的水量，在确定泄流量后，按堰流公式确定堰质高程和宽度。堰高程 一般比运行水位高5cm。 5.1.6排沙道渠底纵坡要大于工作段池底纵坡，以保证排沙通畅，防止排沙道淤堵。排 沙道出口受下游水位顶托时，将影响排沙能力。考虑到设计及校核洪水位较高，若以此 确定冲洗水头，标准过严，而且在特大洪水时即使暂不进行沉沙池的冲洗也不致造成严 重后果，故提出排沙道出口设计水位以不受下游2年常年洪水位顶托为原则。
沙道出口受下游水位顶托时，将影响排沙能力。考虑到设计及校核洪水位较高，若以此 确定冲洗水头，标准过严，而且在特大洪水时即使暂不进行沉沙池的冲洗也不致造成严 重后果，故提出排沙道出口设计水位以不受下游2年常年洪水位顶托为原则
5.2定期冲洗式沉沙池
5.2.1为保证各池室交替运行，各池室边墙和隔墙要与相应的池室进口闸闸墩连接，墙 顶要高于正常运行水位0.5m～0.7m，以策安全。各池厢间的隔墙与相应的池厢进口闸闸 敦相连，控制墙顶高程是为了逐池厢集中进行溯源冲洗，防止水流串厢。 5.2.2YWH、DYD和YMK等沉沙池运行实践表明，由于入池含沙量较大且粒径较细， 泥沙经工作段沉降后，沉降了部分较粗粒径并减少了含沙量，但还需经溢流堰区吸取表 层水，才能满足供水要求，否则需将工作段延长相当长度，是不经济的。溢流堰区长度
5.3连续冲洗式沉沙池
5.3.1～5.3.5连续冲洗式沉沙池的支廊道及主廊道是冲排沙的主要建筑物，为充分利用 全部水流落差，常把沉沙池分成多段进行分段沉降和分段冲洗，各段可利用的水位差均 为沉沙池水位与排沙道出口处的水位差。四川NYH三级电站及YZX一级、二级电站的 沉沙池工作段均分别设置了三段支廊道、主廊道系统进行分段沉降和分段冲洗。由于粗 颗粒泥沙在前段沉降多，细颗粒泥沙在后段沉降，一般前段支廊道长度短于后段支廊道 长度，以达到对各段支廊道进行冲沙总水头校核时，保持大约相同的安全程度。 本规范推荐的冲沙廊道（包括支廊道、主廊道和进沙孔等）的布置、水力计算方法 和结构形式等，是在总结四川YZX一级、二级和NYH三级等水电站沉沙池设计经验的
5.4.1湖泊型沉沙池在占地面积、渗漏损失、浸没影响、沉淤管理等方面存在较多问题， 很少采用；条带形沉沙池由于进口突然扩大，沉沙效果较差，也较少采用。梭形沉沙池 布置较合理，运行效果较好，采用较多。 在条渠容积受到地形条件限制时，可人工或机械开挖，以开挖的土方筑成渠堤而形 成条渠；运行若干年达到淤积高程后，邻渠另挖新的条渠，并以新渠开挖的耕植土覆盖 于淤积高程上面还耕，依此进行称以挖待沉，如山东潘庄沉沙池。引黄济青渠首沉沙池 初期为自流沉沙，后期拟为扬水沉沙，既延长了沉沙池的使用年限，又可少占耕地。 5.4.2条渠沉沙池进口、出口设置节制闸的目的是调节流量和分水引水。出口闻还具有 调整水位、调节水面比降和流速、控制泥沙淤积等作用。条渠建议做成逐渐展宽的上段 和比较顺直的中段；下段要徐缓收缩，但不建议过于束窄，以利于后期沉沙。上段为输 沙段，长度一般为全池长的15%，流速要大些，以免进口淤塞；中段为主要淤积段，流 速要小，以利于泥沙沉降，长度约为全池长的70%；下段的流速主要靠出口控制，流速 要大于中段，使泥沙下移，长度约为全池长的15%。根据黄河下游的经验，条渠沉沙池 长度建议不小于2km
4.3根据国内已建条渠沉沙池设计及运行经验，土质边坡一般为1:4～1:5，坡面多 树种草，以御风浪。
殖树种草，以御风浪。
5.4.5堤顶要有足够的宽度，以适应风浪冲击，并满足防护交通的要求，对于大型沉沙 条渠的围堤、格堤的堤顶宽一般为5m～7m。由于堤高顶宽，土方工程量大，可利用 沉沙条渠淤土分期加高，分层夯实，做成多级坡面。 5.4.6采取防渗、截渗、排渗措施的目的是防止条渠外围地区发生次生盐渍化。防渗
措施包括渠底和渠堤两部分。渠底防渗主要是先在来沙较细的季节（汛期），用小水 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 是在条渠使用初期（来沙较细季节），渠内引放大水或雍高水位，使细淤土覆盖堤坡 形成贴淤防护面。 截渗主要是条渠外围修建2道～3道截渗沟，防止渗水浸没条渠周围地区。截渗沟要 有足够深度和稳定的边坡。 排渗是在截渗的基础上，使条渠渗水能结合条渠周围田间工程，布置完整的排水系 统，或结合灌溉，建立并排系统，将渗水排出，
6水力设计及主要尺寸计算
1.4~6.1.6一般情况下，经过相应的水力计算即可满足沉沙池设计要求，但在较为 的工程需要进行模型试验验证。
下，经过相应的水力计算即可满足沉沙泄 型试验验证
1.YMK沉沙池工作段后段为斜板区，为复合型定期冲
2.最大工作深度系指冲洗周期初（开始），池室内无淤
YWH沉沙池 0.8m3/ (s*m) ; DYD沉沙池 0.5~0.75m3/ (s m) ; YMK沉沙池 0.83m3 / (s m) ; 博克拉沉沙池0.37~0.55m3/（sm）。 6.3.9通过大量水槽试验资料和原型观测资料验证，附录A推荐的计算公式和方法，符 合较好，但考虑泥沙计算的复杂性，为留有余地，采用池长较计算池长增加20%。 6.3.10定期冲洗式沉沙池，虽经工作段沉降了大部分泥沙，但还要经溢流堰区引取表 层水才能满足供水要求，考虑含沙量在堰前的垂线分布并以极限吸出高度范围内的含沙 量作为出池含沙量。 （1）极限吸出高度可近似用下式计算
式中：hz——溢流堰堰上水流极限吸出高度（m）；
Pmq, h, = 2.5 Apg
q 一溢流堰平均单宽流量（m/（s·m））； g一重力加速度（m/s2）; △p一一清水与浑水密度差（t/m3）。 （2）经溢流堰段的出池分组含沙量、分组泥沙沉降率及溢流堰出池含沙量可用下 列各式计算：
式中：Sit一一经溢流堰出池分组含沙量（kg/m²）； Si(n+1)一—第n+1计算断面分组平均含沙量（kg/m²）； h一一计算时段初淤积床面以上水深（m）； α一溢流堰前垂线分组含沙量参考点距离淤积床面和高度，随不同粒径组而变， 由试算确定该值； Z一 第i粒径组悬浮指标修正值： Z.一 第i粒径组悬浮指标值； 可;—i粒径组的平均沉速（m/s); u。——近似取工作段的末池段在计算时段内的摩阻流速（m/s）； k一一卡门系数。 经溢流堰出池分组沉降率； 溢流堰内的水流、泥沙是相当复杂的三维流动问题，本条提出的计算式为简化的近 以计算，必要时要进行模型试验。
6.3.11条渠沉沙池淤积后形成新的河床，主流沟的水流挟沙力不能忽略
沙力的研究还不够成熟，特别是分组水流狭沙力，因此采用了简化计算方法。这一问 题有待今后继续研究、完善。 6.3.12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 糙率系数取值不同，一般为0.0225～0.0275。沉沙池工作段底坡一般取0.01～0.05，排沙 道底坡要大于沉沙池工作段底坡，以确保冲排沙效果，其底坡也要同时满足式（6.3.12 的要求。
6.5沉沙池及排沙道水力学计算
6.5.1～6.5.3定期冲洗式沉沙池游积容积与冲洗周期成正比。游积容积选得小一些，可 减少沉沙池工程量，但冲洗周期短，对发电或供水可能造成不利影响；冲洗周期长一些， 有利于发电和供水，但沉沙池淤积容积相应增大，增加了工程量。因此要根据工程的具 体情况，进行技术经济比较，确定合适的冲洗周期和淤积容积尺寸。 6.5.4定期冲洗沉沙池冲洗计算的目的是为确定冲洗流量和池室冲洗总历时，以求合理 地确定引渠设计流量和沉沙池布置。
.5.10.5.3中行
3沉沙池泄空冲洗排沙
溯源冲洗紧随泄空冲洗进行。冲洗开始时，水面有很大跌落，沿洲面从下游至上游 的水面线存在明显的坡折点，坡折点下游坡陡流急，发生强烈冲刷，使坡折点位置不断 向上游发展。以冲沙前池底为基点，从下游向上游冲刷发展为特征，使洲面不断降低，
直到前后坡度趋于一致时，则标志着由下而上的溯源冲洗阶段进入由上而下的沿程冲洗 阶段。
8.0.4～8.0.5定期冲洗式沉沙池包括冲洗时机、冲洗方式及底孔排沙运行方式。连续润 洗式沉沙池若不连续开启排沙，落淤的泥沙将堵塞排沙廊道及进沙孔。 根据YWH、DYD等沉沙池冲洗运行经验，沉沙池的沉沙容积刚淤满，池内淤积物 尚未固结，及时打开冲沙闸进行冲洗，可减少冲沙时间并节省冲洗用水量，冲洗效果最 佳。 8.0.6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 高条渠的利用率。高水高淤，就是在汛期高水位时将河水引到枯（低）水位时不能沉 沙的条渠，使之淤得更高；低水低淤、就是在枯水季节，将河水引到新（低）条渠沉 沙
附录 A 泥沙沉降计算
A.3.1恢复饱和系数随水力泥沙因素变化而变化JB／T 13522-2018 热连轧机精轧机组主传动减速机.pdf，变幅较大，考虑到选用相似已建
式中: 0. i粒径组的平均沉速（m/s）；
αik= 0.0523(i) 0.60 u.
2V. b, +bu+1 VL.(m., +mu+1) 4 m,+mn+l 2 m,+m,+1
式中：Vk=n池段的淤积体积（m3） L.——k=n池段长度（m）；
式中： Vk——第k池段淤积体积（m²）； ms、mk+1——第k池段的上、下断面边坡系数； b.、br 第k池段的上、下断面底宽（m）
GB∕T1231-2006高强度螺栓技术条件附录B悬移质泥沙沉速计算