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利用含沙量沿水深垂直分布不均匀的规律，上层设进水闸以引取表层较清水，下层设冲沙廊道以排除含推移质及粗粒悬移质底流的有坝取水。分层式取水按进水闸位置不同可分为正面分层取水和侧面分层取水。 正面分层取水 进水闸与拦河闸（或壅水坝）布置在同一轴线上。拦河建筑物在枯水期壅高水位，洪水期宣泄水流。常用的布置形式是将进水闸底板抬高，其下设尺寸较大的冲沙廊道（图1）。进水闸后设弯道与岸边渠道相连，弯道上设曲线形隔墙引导水流。正面引水的闸前水流在平面上不产生弯曲，避免了对水流的扰动，减少粗沙入渠。底孔或冲沙廊道均可用于泄洪。
图1 正面分层取水枢纽示意图
侧面分层取水 进水闸设于岸边，其轴线与河流流向大致平行，冲沙廊道可设在河床部分或设在岸边进水闸的底板下。河床冲沙廊道的轴线与河流方向一致，设在靠进水闸一侧双层闸孔段的底层，表层为泄水闸。在进水闸与冲沙廊道上游相交的区域常设引水悬板，其顶部与泄水闸及进水闸底板顶部具有相同高程。引水时将泄水闸关闭，悬板上的表层河水转90°流入进水闸；悬板下的底层河水由冲沙廊道排走。岸边设冲沙廊道的侧面分层取水也称冲沙廊道式取水（图2）。进水闸底板下设冲沙廊道，当河流来沙量大时，为冲洗上游淤沙，常需增设冲沙闸，引水时关闭，水流受阻后产生的反向底流与引水时产生的横向环流相结合，将底沙推至进水闸上游边墙附近，在该处布置第一条冲沙廊道，可提高排沙效率。 分层式取水的优点是可以边引水边冲沙，当枯水期河道来水及来沙量减少时，也可利用廊道上的闸门控制，进行定期冲沙。分层式取水适用于来水量比较丰富、用水保证率较高的情况。分层取水由于冲沙廊道中的流速较高，且挟带大量粗粒泥沙，对护面的磨损严重，常需设钢板或其他抗冲耐磨材料的护面；此外，由于廊道常年淹没水下，检修不便。此类枢纽在中国修建不多。
图2 侧面分层取水枢纽示意图
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