CN105735203A - 排沙渠道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种排沙渠道，属于水利工程中泥沙处理技术领域。本发明包括进水渠、弯道、输沙廊道、旋流沉沙池和出水渠，所述弯道上游接所述进水渠，下游接所述出水渠，所述弯道的中心角为270°，所述出水渠从所述进水渠的下方穿过；所述弯道内设有圆弧形的溢流导流板；在所述弯道的内侧墙的底部位置开设一条窄缝；所述输沙廊道位于所述弯道的下方，通过所述窄缝与所述弯道相连通；在所述输沙廊道的末端连接一个所述旋流沉沙池。本发明占地面积小，能设置在渠首附近，可以对粗沙进行有效排除，从而解决在离灌区渠首较远的位置修建沉沙池而面临的征地困难、长距离输送粗沙易淤积等问题。

Description

排沙渠道
技术领域
本发明属于水利工程中泥沙处理技术领域，具体涉及一种排沙渠道。
背景技术
我国北方多为多沙河流，在多沙河流上引水灌溉容易发生引水渠道内泥沙淤积问题。为了解决灌区引水渠道泥沙淤积问题，一般是修建沉沙池来处理进入引水渠道的有害泥沙。沉沙池是解决灌区泥沙淤积问题的有效措施，它的适用性和应用数量远远大于诸如排沙涡管、排沙漏斗、自排沙廊道等其它的二级泥沙处理设施。然而沉沙池也存在占地多、运用年限短、很难重复利用等不足，修建在渠首附近的沉沙池被淤满后，被迫选择在离渠首较远的下游段设置沉沙池，从而可能遭遇征地困难、长距离输送粗沙易淤积等问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种排沙渠道，本发明不仅占地面积小，而且能设置在渠首附近，对粗沙进行有效排除，避免长距离输送粗沙易淤积的问题。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
一种排沙渠道，包括进水渠、弯道、输沙廊道、旋流沉沙池和出水渠，所述弯道上游接所述进水渠，下游接所述出水渠；在所述弯道的内侧墙的底部位置开设一条窄缝；所述输沙廊道位于所述弯道的下方，通过所述窄缝与所述弯道相连通；在所述输沙廊道的末端连接一个所述旋流沉沙池。
优选的，所述弯道的中心角为270°，在所述出水渠与所述进水渠相交的位置处所述出水渠从所述进水渠的下方穿过。
优选的，所述弯道的横断面为矩形。
优选的，所述弯道内设有圆弧形的溢流导流板，可以增加弯道横向环流的强度，促使弯道底层水流更好地向弯道内侧运动、表层水流更好地向弯道外侧运动。
优选的，所述旋流沉沙池主要由池体、导流板、中心柱、排沙管、出水室和出水管组成，所述池体为圆柱形，与所述输沙廊道切向连接，所述池体底部连接一个所述排沙管，所述池体顶部连接一个所述出水室和所述出水管，所述池体内部设有一个圆筒形所述导流板和一个所述中心柱，所述旋流沉沙池起到二次水沙分离的作用，大大降低了耗水率。
本发明的有益效果在于：
1、本发明与传统的沉沙池相比，占地面积小得多，土方开挖量很小，工程造价很低。
2、本发明的主要过水部分为进水渠、弯道和出水渠，这些过水部分的水流形态与上下游引水渠道的水流形态是相近的，因此很容易与原来的引水渠道对接，本发明对来水来沙条件和地形条件没有特定要求，便于修建在需要避免泥沙淤积的渠道上。
3、本发明利用弯道和旋流沉沙池进行二次水沙分离，对粗沙的排沙率高，耗水率低，可以单独设置，也可以与沉沙池联合使用，起到提高沉沙池运用年限的作用。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图。
图2是图1的A-A断面结构示意图。
图3是图1的B-B断面结构示意图。
图4是图1的C-C断面结构示意图。
图中：1—进水渠，2—出水渠，3—旋流沉沙池，4—输沙廊道，5—弯道，6—溢流导流板，7—窄缝，8—池体，9—导流板，10—中心柱，11—出水室，12—出水管，13—排沙管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1～4所示，进水渠1的横断面为矩形，进水渠1在纵向上为直线形，进水渠1的长度为其宽度的10倍以上。在进水渠1的末端一个连接270°的弯道5，弯道5横断面为矩形，弯道5内设有圆弧形的溢流导流板6，溢流导流板6的高度为弯道5宽度的0.23倍，在弯道5内侧墙的底部位置开设一条窄缝7，窄缝7的中心角为180°，窄缝7的高度为弯道5宽度的1/100倍。在弯道5的末端连接出水渠2，出水渠2在纵向上为直线形，在出水渠2与进水渠1相交的位置上出水渠2从进水渠1下方穿过，在这里一部分出水渠2渠底为曲线形，以便减小水头损失。输沙廊道4通过窄缝7与弯道5相连通，输沙廊道4的横断面为矩形，输沙廊道4的宽度为弯道5宽度的0.15倍。在输沙廊道4的末端切向连接一个旋流沉沙池3，旋流沉沙池3主要由池体8、导流板9、中心柱10、排沙管13、出水室11和出水管12组成。池体8为圆柱形，池体8直径为弯道5宽度的1.5倍，池体8底部倾斜，底部坡度为1:10。池体8内部设有一个竖直的圆筒形的导流板9，导流板9直径为弯道5宽度的2/3倍，导流板9高度为弯道5宽度的1/6倍。池体8中心轴位置设有一个中心柱10，中心柱10上部为圆柱形，下部为圆台形，中心柱10底部与池体8底部的最小间距为弯道5宽度的0.06倍。池体8底部中心位置连接一个设有阀门的排沙管13。池体8顶部中心位置连接一个圆柱形的出水室11，出水室11侧面连接出水管12。
工作时，灌区引水渠道的挟沙水流通过进水渠1引入弯道5内，水流在弯道5和溢流导流板6的作用下形成螺旋流，在此螺旋流的影响下表层较清水流漫过溢流导流板6而流到弯道5外侧，底层高浓度含沙水流穿过弯道5内侧墙上的窄缝7而进入输沙廊道4，从而促使弯道5内水流含沙量沿纵向逐渐降低，经排沙处理后的弯道5内水流再通过出水渠2流回到灌区引水渠道。输沙廊道4内的高浓度含沙水流进入旋流沉沙池3，进行二次水沙分离，在这里大部分泥沙沉降到池体8底部并从排沙管13排出，而从出水室11出来的较清水流通过出水管12被引入下游灌区加以利用。通过调节排沙管13上的阀门可以控制这里的流量，使得本发明的排沙率和耗水率达到一个较优的组合。
实验结果
根据黄河中下游引黄灌区干渠泥沙淤积的实际情况，设定如下工况进行实验：引水渠道渠底宽度为3m，流量为2m3/s，淤积泥沙的中值粒径为0.2mm。物理模型按照重力相似准则设计，模型几何比尺为1∶10，弯道5宽度为0.3m，流量为6.3L/s，采用中值粒径为0.13mm的粉煤灰作为模型沙，所用粉煤灰密度为2.03g/cm3。实验时，在进水渠1上游均速投加粉煤灰，对出水渠2、旋流沉沙池3的出水管12和排沙管13流出水流的流量和含沙量进行测量，然后计算本发明的耗水率和排沙率。实验发现，当本发明的耗水率控制在5.3％时，其排沙率为59％；当本发明的耗水率控制在6.8％时，其排沙率为67％。实验结果说明，本发明可以在较低的耗水率下对淤积泥沙进行有效排除。

Claims (5)

1.一种排沙渠道，包括进水渠、弯道和出水渠，所述弯道上游接所述进水渠，下游接所述出水渠，其特征在于：所述排沙渠道还包括输沙廊道和旋流沉沙池；在所述弯道的内侧墙的底部位置开设一条窄缝；所述输沙廊道位于所述弯道的下方，通过所述窄缝与所述弯道相连通；在所述输沙廊道的末端连接一个所述旋流沉沙池。
2.根据权利要求1所述排沙渠道，其特征在于：所述弯道的中心角为270°，所述出水渠从所述进水渠的下方穿过。
3.根据权利要求1所述排沙渠道，其特征在于：所述弯道的横断面为矩形。
4.根据权利要求1所述排沙渠道，其特征在于：所述弯道内设有圆弧形的溢流导流板。
5.根据权利要求1所述排沙渠道，其特征在于：所述旋流沉沙池主要由池体、导流板、中心柱、排沙管、出水室和出水管组成，所述池体为圆柱形，与所述输沙廊道切向连接，所述池体底部连接一个所述排沙管，所述池体顶部连接一个所述出水室和所述出水管，所述池体内部设有一个圆筒形所述导流板和一个所述中心柱。
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