小微型自流引水工程的拦污及排漂系统

摘要

本发明涉及一种小微型自流引水工程的拦污及排漂系统，包括河道、取水口、栅条网和支撑物，所述取水口设于河道的一侧，所述栅条网以全断面的形式设置于所述取水口上游的河道中，且所述栅条网的顶边位于所述取水口上方，所述支撑物设于所述取水口下游的河道中，并支撑所述栅条网，所述栅条网的坡比为1:1.5至1:4。本发明的小微型引水工程拦污及排漂系统结构简单，成本低廉，拦污及排漂效果显著，而且使用安全方便，不影响取水量。

说明书

技术领域

本发明属于水利工程领域，具体涉及一种用于在小水电、农业灌溉、农村饮水等小微型 自流引水工程中拦截水流漂浮物的拦污及排漂系统。

背景技术

地表径流在汇集过程中，或河道水流在流经林区、村落或城镇等区域后，不可避免地会 夹带枯枝树叶、水生植物、生活垃圾、工业污物等漂浮物。在漂浮物较多的河道溪流上布置 各类引水口，均需解决好拦污、导污、排污工作。

根据经国务院批准，水利部、国家统计局2013年3月26日正式对外发布的《第一次全国水 利普查公报》，我国现有9000多万个小微型水电站、水闸、泵站、地下水井、农村供水工程(其 中小水电站60000多座，总装机容量5900多万kW，约占中国水电装机和年发电量的30％)；50 亩以上灌区面积10.02亿亩，其中小微型灌区占35％。这些数量庞大的小微型工程引用流量较 小(引用流量小于2.0m³/s)，其自流引水口均需解决好漂浮物的拦截和排漂工作。

从水源自流引水的水利工程设施，根据河流水量、水位和取用点高程的不同，可分为无 坝引水和有坝引水两类。引水工程的规划布置应满足以下要求：适应河流水位涨落变化，满 足发电、灌溉、饮水等用水量要求；引用水漂浮物及含沙量少；引水建筑物结构简单，引水 安全、稳定，造价低廉且便于施工和管理。

无论是采用有坝还是无坝引水，取水口一般设置在河岸一侧或坝体中，取水口前往往需 要设置拦污栅或在水面上设置漂浮式拦污排(有时采用漂浮式拦污排与拦污栅相结合的方法) 来拦截漂浮物。对于大江大河中的水流表面拦漂及排漂系统，国内外已经有很成熟的做法， 通过设置拦污栅加电力自动清污机械或在水面上设置漂浮式拦污排(有时采用漂浮式拦污排 与拦污栅相结合的方法)可以较好地解决拦漂和排漂问题。但对于数量庞大的小微型引水工 程，由于其引用的流量较小(流量小于2.0m³/s)，多数均从溪流、小河中自流引水，河流宽 度一般小于10.0m，水深0～1.5m，且常遇水位为0～0.8m，取水口前没有前池，传统的漂浮式 拦污排并不适用。目前，该类取水口普遍都是在引水口位置设置普通的拦污栅，往往采用拦 污栅垂直安装的方式，或采用拦污栅和河床水平面成70°以上的角度安装。

在漂浮物较多的河道上，设拦污栅会使栅前污物增多，如果清理不及时会堵塞栅片，增 加水头损失，甚至压垮拦污栅；另一方面，随着栅前污物的增多，水流会因进水口遇阻而偏 离取水口往河道下游流动，造成进水口流量急减，大大地影响取水口取用水量。如果水电站 取水口遇到这种情况，将严重降低发电效益。

对于一些小微型引水工程(引用流量小于2.0m³/s)，因投资所限或引水口附近缺乏动力 电源，不太可能在拦污栅前增设电力机械清污设备，现今也无适用于小微型引水工程自动清 污设备。为了及时清理栅前污物，工程管理单位常需安排人工值守，采用人力手段(例如用 齿耙人工钩拉)进行清污，耗时费力，效果也不理想。

目前文献报道的拦污装置、拦污系统很多，如：“拦污清污装置(专利号： 201320226311)”、“悬浮式拦污网(专利号：CN97237262.8)”、“一种浮筒式拦污导漂 装置(专利号：ZL 2009 2 0080310.3)”、“安全环保型拦污浮排装置(专利号： 201120375947)”、“水泵取水口拦污罩(专利号：201220284866)”、“水库、取出水口、 拦河堰、沿近海域养殖区拦木拦污之浮体装置(专利号：201120355979)”、“活动拦渣装 置(专利号：ZL 2009 2 0062946.5)”、“自动排污拦污栅(专利申请号：CN93239335)”、 “一种新型的电站进水口拦污系统(专利申请号：201220591944.7)”、“立体拦污栅(申 请号：200920140555.0)”等等。但现有的文献和专利基本都是适用于大中型工程取水口的 装置或系统，有些标明适用于小型工程的也仅适用于小流量且取水口设有前池、有较高水位 的小型工程。对于小微型引水工程，由于溪流水位较小(水深0～1.5m且常遇水位为0～ 0.8m)，取水口前又无前池，叠加河道坡降和山区河流水位暴涨暴落的因素，现有的漂浮式 或活动式拦污排根本不适用小微型自流引水工程的拦污及排漂，现阶段常用的接近垂直安装 的固定式拦污栅(含立体拦污栅)也会因进水口漂浮物的积聚，造成进水口流量急减，大大 地影响取水口取用水量。

工程实践证明，迄今为止，小微型引水工程尚无行之有效的拦漂及排漂方案。广大基层 群众常被取水口拦污及排漂问题所困惑，迫切需要有一种简单、稳妥又经济可行的拦污方法。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于小微型自流引水工程的，结 构简单、造价低廉、有效解决污物堵塞的拦污及排漂系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种小微型自流引水工程的拦污及排漂系统，包括河道、取水口、栅条网和支撑物，其 特征在于：所述取水口设于河道的一侧，所述栅条网以全断面的形式设置于所述取水口上游 的河道中，且所述栅条网位于所述取水口上方，所述支撑物设于所述取水口下游的河道中， 并支撑所述栅条网，所述栅条网的坡比为1:1.5至1:4。

根据本发明的小微型自流引水工程的拦污及排漂系统，所述河道流量小于2.0m³/s，河 流宽度小于10.0m，水深小于1.5m，且常遇水位小于0.8m。

根据本发明的小微型自流引水工程的拦污及排漂系统，所述栅条网为方形。

进一步，所述栅条网包括边框和设于所述边框内的多根栅条。更进一步，所述边框包括 条网侧框和条网顶框。更进一步，所述边框内还设有至少一根与所述栅条相互垂直的加劲肋。 优选地，栅条的间隔为30mm。

根据本发明的小微型自流引水工程的拦污及排漂系统，所述支撑物为拦水坝。

本发明的小微型引水工程拦污及排漂系统通过在取水口前适当位置全断面设置特定范围 坡比的栅条网，当河道水位较低时，拦渣滤水；在此过程中，后续漂浮物借助水流的推力将 先前拦挡的漂浮物沿着栅条逐渐往下游推移，当漂浮物到达栅条顶时浮渣即可以排漂到下游。 该系统结构简单，成本低廉，拦污及排漂效果显著，而且使用安全方便，不影响取水量。

附图说明

图1是本发明的小微型引水工程拦污及排漂系统的结构示意图。

图2是本发明的小微型引水工程拦污及排漂系统的剖面图。

图3是根据本发明实施例2的拦污及排漂系统的结构示意图。

图4是根据本发明实施例2的拦污及排漂系统的剖面图。

图5是栅条网的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的详述，但本发明并不限于 以下实施例。

本发明的小微型自流引水工程的拦污及排漂系统适用于河道流量小于2.0m³/s，河流宽 度小于10.0m，水深小于1.5m，且常遇水位小于0.8m。

实施例1

如图1和图2所示，本发明的小微型引水工程拦污及排漂系统包括河道1、取水口2、栅条 网3和支撑物4。取水口2设于河道1的一侧，栅条网3以全断面的形式倾斜设置于取水口2上游 的河道中，且栅条网3的顶边位于取水口2上方。如图1所示，取水口2位于栅条网3的下方，承 接经过栅条网3拦渣滤水后的水流，栅条网3相当于越过取水口2，能够有效地阻止拦挡的污物 进入取水口2。

如果不采用全断面设置拦污装置而仅在取水口2处设置拦污装置，水流会因取水口2积聚 漂浮物的阻碍，而偏离取水口2往河道下游流动，由此造成取水口2的进水流量急减，大大地 影响取水口2的取用水量。本发明采用全断面设置，可以避免水流因积聚的漂浮物阻碍出现偏 离取水口往河道下游流动现象的发生。如果在取水口2前以全断面的形式按常规方法设置拦污 栅(垂直安装或采用拦污栅和河床水平面成70°以上的角度安装)，漂浮物可以得到有效的拦 截，取水口2可以取用到需要的水量，但拦污栅拦挡的污物容易积聚，无法自动排漂到下游， 需人工及时清理，清理不及时会堵塞栅片，增加水头损失，甚至压垮拦污栅；另一方面，积 聚的污物腐烂变质也会引起水质恶化。

以上所述的“全断面”是指河道的的整个横断面，栅条网3以全断面的形式设置，是指栅 条网3覆盖河道的的整个横断面设置，其下界为河底，两侧与河床边坡相接。

本发明的栅条网3的坡比为1:1.5至1:4。当全断面设置的拦污栅安装坡度陡于1∶1.5 时，漂浮物可以得到有效的拦截，取水口可以取用到需要的水量，但拦挡的污物仍会积聚在 栅条前。当全断面设置的拦污栅安装坡度调整至缓于1∶1.5时，漂浮物可以得到有效的拦截， 取水口可以取用到需要的水量，在水力的作用下，被拦挡的污物可以沿栅条方向逐渐往下游 滑移，由此，可以很好地解决拦挡污物排漂问题。当全断面设置的拦污栅安装坡度调整至缓 于1∶4.0以后，漂浮物可以得到有效的拦截，在水力的作用下，拦挡的污物更易沿栅条方向 往下游滑移，但栅条网后较难预留合理的位置布设取水口，若将取水口高程设置较低时，引 用水含沙量较大，取水口易被泥沙堵塞，由此影响取水口的正常取水。优选地，栅条网3的坡 比随所述河道流量及水位的减小而减小，流量及水位较小的河道取较缓的坡比，流量及水位 稍大的河道取较大的坡比。

支撑物4设于取水口2下游的河道中，并支撑栅条网3，起到稳固栅条网3和整个拦污排漂 系统的作用，保证结构的安全。该实施例在图1、图2中所展示的是无坝引水的拦污及排漂系 统，该支撑物4可以是任何能起到该作用的物品、装置或结构。

图2是沿A-A的剖面图，由图2可见，取水口2位于栅条网3的下方，因此被栅条网3拦挡的 污物不会再进入取水口2，导致堵塞，能够有效地保证取水量和取水的水质。

本发明通过在取水口2前全断面设置特定坡比的栅条网3，可以适应河道水位很低的工况， 水流流经栅条网3时即能拦渣滤水；在拦渣滤水过程中，后续漂浮物借助水流的推力或水位的 抬升将先前拦挡的漂浮物沿着栅条逐渐往下游方向推移，当漂浮物到达栅条顶后浮渣即可以 排漂到下游。

如图5所示，栅条网3优选但不限于为方形，栅条网3的形状也可以根据河道的实际情况进 行调整。优选地，栅条网3包括边框301和设于边框301内的多根栅条302。更优选地，边框301 由条网侧框和条网顶框组成。为了增强栅条网的抗冲击力和耐用性，边框301内还优选设有至 少一根与栅条302相互垂直的加劲肋303。优选地，栅条302的间隔为30mm。

实施例2

图3和图4为有坝引水的系统结构示意图。在有坝引水的系统中，支撑物4为拦水坝4’。 有坝引水的小微型引水工程拦污及排漂系统包括河道1、取水口2、栅条网3和拦水坝4’。除 拦水坝4’外，其他结构设置均与实施例1相同，栅条网3的底边与河底相接，两侧边与河床边 坡相接，顶边搭设于小型拦水坝4’上，与其相接，依靠拦水坝4’的良好支撑，栅条网3能够 稳固地设置在河道1中，确保构造物的稳定性和安全性。栅条网3的坡比为1:1.5至1:4，在 水力的作用下，被拦挡的污物沿栅条方向逐渐往下游滑移，并越过拦水坝向下游滑移，漂浮 物可以得到有效拦截。图4是沿B-B的剖面图，从该图中可以更直观地看到，栅条网3搭设在小 型拦水坝4’上，取水口2位于栅条网3的下方，因此被拦挡的污物无法再进入取水口2，而是 随水流漂走。