漏斗式全沙排沙工程試驗(yàn)研究及其應(yīng)用.doc

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1、漏斗式全沙排沙工程試驗(yàn)研究及其應(yīng)用摘要：漏斗式全沙排沙設(shè)施是一種排沙耗水量小，截沙率高的泥沙處理技術(shù)，并已在工程實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。本文通過(guò)其清、渾水流場(chǎng)特性分析表明，漏斗室內(nèi)部水流特性有利于水沙分離和泥沙的排除。關(guān)鍵詞：漏斗式螺旋流模型試驗(yàn)原型觀測(cè)1漏斗式全沙排沙技術(shù)　　漏斗式全沙排沙設(shè)施作為一種高效、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)的泥沙處理技術(shù)，已成功用于灌溉、發(fā)電、工業(yè)及人畜引水等諸多領(lǐng)域的泥沙處理，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已建或待建部分工程見(jiàn)表1。表1部分已建和正建工程列表Listofsomesandfunnelprojects序號(hào)工程名稱引水渠流量(m3/s)26漏斗室直徑(m)備

2、注1新疆迪那河引水干渠排沙漏斗工程25201988年建成2新疆托克遜縣青年渠排沙漏斗工程6121992年建成3新疆八一鋼鐵公司引水暗渠排沙漏斗工程1.791996年建成264新疆昌吉縣蔬菜基地引水渠排沙漏斗工程0.551996年建成5新疆和靜縣解放二渠排沙漏斗工程13.5141996年建成6新疆霍城縣勝利渠排沙漏斗工程0.032.41996年建成7新疆瑪納斯縣塔西河二級(jí)電站排沙漏斗工程40.91996年建成268新疆阿克陶縣吾依他克電站排沙漏斗工程14.6261997年建成9新疆奇臺(tái)縣達(dá)板河引水干渠排沙漏斗工程12121997年建成11新疆頭屯河干渠改造排沙漏斗工程10121988年建成

3、12新疆瑪納斯縣紅山嘴電廠引水渠排沙漏斗工程60301998年建成2613湖南洞庭湖挖泥船排出口泥漿脫水排沙漏斗工程0.283.691998年建成14新疆巴音溝河引水干渠排沙漏斗工程4514正在修建15新疆金溝河引水干渠排沙漏斗工程3014正在修建16新疆瑪納斯河團(tuán)結(jié)電站排沙漏斗工程49正在修建2617四川省伊烏湖電站排沙漏斗工程715正在修建注：除表列工程項(xiàng)目外，已簽約擬建工程項(xiàng)目8項(xiàng)　　含沙水流沿切線方向進(jìn)入漏斗室，由于漏斗室邊壁的約束以及懸板等調(diào)流裝置的影響，為三維立軸型螺旋流，在實(shí)際運(yùn)行中水、沙、氣摻混流動(dòng)，其流場(chǎng)非常復(fù)雜，目前通過(guò)模型試驗(yàn)、原型觀測(cè)以及數(shù)值計(jì)算相結(jié)合等方法基本探

4、明了其水流特性[１～２]。2試驗(yàn)研究2.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀　≡囼?yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)尺寸為：漏斗室直徑150cm；排沙底孔直徑5.5cm；漏斗底坡1/10；進(jìn)水涵洞斷面為矩形；懸板長(zhǎng)度包含中心角180°，頂部溢流，下部設(shè)置調(diào)流墩。試驗(yàn)布置了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ等八個(gè)測(cè)試斷面。模型結(jié)構(gòu)及測(cè)試斷面布置如圖1所示。2.2漏斗室水流特性　　清水流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，漏斗室水流為三維螺旋流，由切向、徑向和軸向三個(gè)方向的流速耦合而成，三方向流速在漏斗水流運(yùn)動(dòng)中分別起著不同作用：切向流速維持漏斗螺旋流的環(huán)流強(qiáng)度；方向向下的軸向流速有利于泥沙的沉降，促使水沙分離；徑向流速促使泥沙向排沙底孔輸移。262.3泥沙對(duì)漏斗

5、室流場(chǎng)的影響　　分析清、渾水流場(chǎng)資料得知，無(wú)論是清水流場(chǎng)還是渾水流場(chǎng)，切向流速沿徑向的分布規(guī)律和徑向流速沿軸向的分布規(guī)律基本上是一致的[３]。泥沙對(duì)漏斗室流場(chǎng)的影響主要體現(xiàn)在切向流速沿軸向分布規(guī)律和徑向流速沿徑向的分布規(guī)律上。圖1漏斗式全沙排沙設(shè)施示意圖Sketchofthesandfunnelstructure1.進(jìn)水涵洞2.漏斗室3.引水渠4.懸板5.漏斗底孔6.調(diào)流墩7.排沙道　　圖2～5繪出了清、渾水情況下，切向流速沿軸向和徑向流速沿徑向的分布規(guī)律?！　∪鐖D2和圖3所示，泥沙對(duì)于切向流速在軸向的分布影響是明顯的，特別在內(nèi)區(qū)，渾水情況下切向流速在軸向分布更為均勻。隨半徑的增大，在漏

6、斗室外區(qū)，清、渾水的流速分布規(guī)律則趨于一致。圖2Ⅱ斷面切向流速沿軸向分布TangentialvelocitydistributioninverticalinsectionⅡ26圖3Ⅳ斷面切向流速沿軸向分布TangentialvelocitydistributioninverticalinsectionⅣ圖4Ⅱ斷面(水深2cm)徑向流速沿徑向分布RadialvelocitydistributionalongradialdirectioninsectionⅡ(waterdepth=2cm)圖5Ⅱ斷面(水深14cm)徑向流速沿徑向分布Radialvelocitydistributionalon

7、gradialdirectioninsectionⅡ(waterdepth=14cm)26　　如圖4及圖5所示，泥沙對(duì)于徑向流速沿徑向分布的影響較大，并且主要表現(xiàn)在漏斗室的底部，即泥沙對(duì)于徑向流速在徑向的影響只限于漏斗室底部某一水深范圍內(nèi)，該范圍的大小與斷面位置以及泥沙粒徑有關(guān)，有待進(jìn)一步深入研究?！　∮缮鲜銮濉喫鲌?chǎng)對(duì)比分析可見(jiàn)，泥沙對(duì)漏斗室流場(chǎng)的影響集中體現(xiàn)在漏斗室內(nèi)區(qū)和漏斗室底部，也就是說(shuō)，漏斗室內(nèi)區(qū)水流和底部水流受泥沙影響