1、 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 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
2、：水电水利规划设计总院 批准部门 国 家 能 源 局 施行日期 202 1 年 2 月 1 日 中国 水利水电 出版社 2021 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
3、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 2015 283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 。
4、 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
5、 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.
6、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 Con
7、tents 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 Desiltin
8、g 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
9、 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 Op
10、eration 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
11、 for Desilting Basin 36 Explanation of Wording in This Code . 43 List of Quoted Standards . 44 Addition: Explanation of Provisions . 45 1 1 总 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 语 2.0.1 沉沙池 desilting basin 用以沉淀挟沙水
12、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
13、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
14、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
15、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 3.1 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
16、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 泥沙 级配 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= T i i T i iiQSQ 1 1 （ 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
17、） ； 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 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
18、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 3.3.3 沉沙池设计最小沉降粒径 额定水头 Hr（
19、m） Hr 100 100 Hr300 300 Hr500 Hr 500 设计最小沉降粒径（ mm） 0.35 0.25 0.15 0.1 7 4 沉沙池 类型 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 3 12 11 10 8 13 （
20、 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 . 2 2 连续冲洗式沉沙池室横断面 2 1 1 3 5 4 1 沉沙室；
21、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 . 2 2 连续冲洗式沉沙池室横断面 2 1 1 3 5 4 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 （ 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
22、 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 5.1 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
23、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
24、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
25、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 式 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
26、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 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
27、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 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。
