CN112984263B - 减少输水管道内泥沙沉积的方法 - Google Patents

减少输水管道内泥沙沉积的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112984263B
CN112984263B CN202110292500.7A CN202110292500A CN112984263B CN 112984263 B CN112984263 B CN 112984263B CN 202110292500 A CN202110292500 A CN 202110292500A CN 112984263 B CN112984263 B CN 112984263B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
type guide
guide vane
ploughshare
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110292500.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112984263A (zh
Inventor
张大鹏
皇甫伟
郑二伟
孙培翔
刘润泽
任旭升
陈方旎
杨晓龙
张亚辉
闫观清
李道广
石公瑾
孙永吉
王守敏
齐宁波
孙家宝
王金良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Water and Power Engineering Consulting Co Ltd
Original Assignee
Henan Water and Power Engineering Consulting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Water and Power Engineering Consulting Co Ltd filed Critical Henan Water and Power Engineering Consulting Co Ltd
Priority to CN202110292500.7A priority Critical patent/CN112984263B/zh
Publication of CN112984263A publication Critical patent/CN112984263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112984263B publication Critical patent/CN112984263B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/002—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer
    • F15D1/0025—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using passive means, i.e. without external energy supply
    • F15D1/003—Influencing flow of fluids by influencing the boundary layer using passive means, i.e. without external energy supply comprising surface features, e.g. indentations or protrusions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Barrages (AREA)

Abstract

本发明公开了一种减少输水管道内泥沙沉积的方法，包括第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，在其内壁上采用贴角焊的方式焊接犁铧型导流叶片，并使犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置。本发明能够达到输水管道内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现输水管道长期、连续、稳定输水。

Description

减少输水管道内泥沙沉积的方法
技术领域
本发明涉及水利工程中长距离输水技术领域，尤其是涉及一种减少输水管道内泥沙沉积的方法。
背景技术
位于我国西北部的多泥沙输水工程（如扬黄工程）在投入运行后均存在泥沙沉积问题，当泥沙沉积严重时会导致输水管道输水功能减弱，严重威胁输水管道行水安全，影响输水工程的安全长周期稳定运行。上述输水管道泥沙沉积的主要原因是输送水体自带泥沙的沉积。输水管道中泥沙严重沉积会导致管道内部糙率增大、过流面积减小、输水流量降低，同时，还会增加管道支撑设施的承载负担，给工程安全运行和管理带来严重隐患。现有技术无法做到对输水管道定期停水清淤，而且即便停水也无法清淤，输水管道中泥沙淤堵基本处于自由发展状态，由此产生两种结果。其一为当输水管道中泥沙沉积到一定程度后，依靠水体流动加速使得水体内泥沙的沉积与水体带走进行平衡，这种状况是加大水泵消耗能源取得的非经济平衡模式；另一种是输水管道内的泥沙沉积逐步严重，直到输水管道沉积堵死，拆除旧输水管道，重新铺设新管道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种减少输水管道内泥沙沉积的方法，具体可采用如下技术方案：
本发明所述的减少输水管道内泥沙沉积的方法，包括如下步骤：
第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；
第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，并采用贴角焊的方式焊接有犁铧型导流叶片，所述犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置。
所述犁铧型导流叶片成组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片沿输水管道的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在输水管道的内壁上，其迎水面则与输水管道的轴线斜交。
所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于输水管道底部的第一犁铧型导流叶片和位于输水管道侧上方的第二犁铧型导流叶片、第三犁铧型导流叶片，所述第一犁铧型导流叶片、第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片与输水管道的轴线倾角一致，均呈20-25°夹角设置。
所述犁铧型导流叶片为厚度5-8mm的不锈钢片，其短圆弧两端点和长圆弧底部端点的所在面与输水管道内圆周圆弧法线平行。
所述犁铧型导流叶片的短圆弧和长圆弧顶部端点处为钝化圆角结构。
研究表明，水体在输水管道中的流速不同，而泥沙的运动是依赖于水体相对较大的流速而动，即泥沙需达到临界流速方可起动，当水流速小于一定值时泥沙又会落淤沉积，可见泥沙运动依赖的是相对大流速的区间，泥沙沉积依赖的是相对小流速的区间。输水管道中的水体按照流速大小可分为层流、过渡流和湍流三种状态，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速继续增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流。通常情况下，输水管道底部的泥沙需达到临界流速即湍流条件下方可起动运动，当流速小于临界流速即湍流条件下泥沙又会沉积下落。
因此，本发明通过在输水管道的内壁上设置犁铧型导流叶片，利用输水管道中的水体动能，在输水管道内部的适当部位聚集能量，改变水体流动的速度和方向，使得输水管道内流动的水体始终处于湍流状态，阻止水体中悬浮的泥沙沉积，进而还使得泥沙远离输水管道的底部，基本达到输水管道内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现输水管道长期、连续、稳定输水。
附图说明
图1是本发明所述输水管道的结构示意图。
图2是图1的展开结构示意图。
图3是图1中犁铧型导流叶片的下料制作示意图。
图4是图1中犁铧型导流叶片的成品图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本发明所述的减少输水管道内泥沙沉积的方法，包括如下步骤：
第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；
第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，且钢质内壁上采用贴角焊方式焊接有犁铧型导流叶片，上述犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置。
如图3、4所示，犁铧型导流叶片2为犁铧型结构，其由圆台侧壁裁片弯曲制成。上述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片2的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4。具体地，采用厚度5-8mm的304不锈钢片卷制成小头半径为r、大头半径为3r、高度为15r的圆台，取圆台任意轴截面与圆台侧壁的相交线DC，在圆台小头圆周上取点A，使得线段AC=h，在圆台大头圆周上取点B，使得线段BD=4h，然后截取A、B、D、C四点形成的曲面作为犁铧型导流叶片2，并打磨A点和C点使得外形钝化圆润。在对犁铧型导流叶片2进行焊接安装之前，还需要根据输水管道的直径大小将圆台侧壁裁片的AB边和CD边进行弧化弯曲处理，以便使犁铧型导流叶片2的根部与输水管道1的内壁紧密贴附。犁铧型导流叶片2与输水管道内壁焊接时，应保持A、B、C三点形成的平面与输水管道1的内圆周圆弧法线相互平行。
上述犁铧型导流叶片2分组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片2沿输水管道1的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片2的根部贴附设置在输水管道1的内壁上，其迎水面则为与输水管道1轴线斜交的弧形凹面结构。具体地，如图1、2所示，在输水管道1制作时必须保证输水管道内壁为钢质结构，然后通过贴角焊方式将犁铧型导流叶片2逐一布置输水管道内壁上。每组犁铧型导流叶片2各包括一个位于输水管道1底部的第一犁铧型导流叶片201和对称位于输水管道1侧上方的第二犁铧型导流叶片202、第三犁铧型导流叶片203，且同组的第一犁铧型导流叶片201、第二犁铧型导流叶片202和第三犁铧型导流叶片203与输水管道1的轴线倾角一致，均呈20-25°夹角设置。
上述犁铧型导流叶片2斜置能够使输水管道1底部流过来的水体改变流动方向，即由平行管道中心线方向的来水顺时针偏转大约20-25°方向流动；同时单个犁铧型导流叶片2还能实现水体局部翻滚，即沿管道底部前行的水流遇阻沿犁铧型导流叶片2向上翻转形成水体顺时针自旋转180°，且翻转水体有效厚度为20cm，通过上述人为制造的局部水体湍流，可使泥沙始终在处于紊流状态水体中运行，阻止水体中的泥沙在管道底部沉积。本实施例中犁铧型导流叶片2每三件组成一组，每组犁铧型导流叶片2均匀间隔布置在输水管道1的横截面上，起到的作用不仅是阻止水体中的泥沙在管道底部沉积，还要将管道底部将要沉积的泥沙由管道的底部旋转推送到管道的顶部，利用靠近管道底部和管道侧壁处的流速较小、管道中心流速最大的自然条件，成功解决输水管道中泥沙沉积的问题。
上述相邻组犁铧型导流叶片2沿水流方向的纵向间距应根据输水管道1的建设条件（如输水管道的具体直径和水体流速等），通过对水体中含有泥沙的颗粒直径、泥沙比重、泥沙所处水体流速的仿真计算或模拟试验进行确定，从而控制泥沙沉积行程、时间。输水管道1在正常通水运行时，经过前一组犁铧型导流叶片2的扰动后，运行一定时间、一定距离，水体中的泥沙在管底部还未沉积下来时，继续前行又恰好经过下一组犁铧型导流叶片2，持续阻止了水体中的泥沙在管底部沉积。对于一条完整的输水管道，相邻两组犁铧型导流叶片之间的纵向间距数值是相等的。
本发明具有如下有益效果：
1.利用水体的动能使得流速的方向改变，且形成旋转湍流，能够减少泥沙沉积，减少输水管道底部糙率，减少水能损失，加大输水流量。
2.对于以常年连续供水方式运行的输水管道，能够减少泥沙沉积，提高供水效率，对我国社会的经济发展和政治稳定具有重要意义。
3.延长输水管道使用年限长，降低运行管理费用。
需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种减少输水管道内泥沙沉积的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；
第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，并采用贴角焊的方式焊接有犁铧型导流叶片，所述犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置；
所述犁铧型导流叶片成组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片沿输水管道的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在输水管道的内壁上，其迎水面则与输水管道的轴线斜交；
所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于输水管道底部的第一犁铧型导流叶片和位于输水管道侧上方的第二犁铧型导流叶片、第三犁铧型导流叶片，所述第一犁铧型导流叶片、第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片与输水管道的轴线倾角一致，均呈20-25°夹角设置；
所述犁铧型导流叶片为厚度5-8mm的不锈钢片，其短圆弧两端点和长圆弧底部端点的所在面与输水管道内圆周圆弧法线平行。
2.根据权利要求1所述的减少输水管道内泥沙沉积的方法，其特征在于：所述犁铧型导流叶片的短圆弧和长圆弧顶部端点处为钝化圆角结构。
CN202110292500.7A 2021-03-18 2021-03-18 减少输水管道内泥沙沉积的方法 Active CN112984263B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110292500.7A CN112984263B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 减少输水管道内泥沙沉积的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110292500.7A CN112984263B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 减少输水管道内泥沙沉积的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112984263A CN112984263A (zh) 2021-06-18
CN112984263B true CN112984263B (zh) 2022-09-09

Family

ID=76334377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110292500.7A Active CN112984263B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 减少输水管道内泥沙沉积的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112984263B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113685655A (zh) * 2021-10-27 2021-11-23 深之蓝海洋科技股份有限公司 防沉积的液体输送组件
CN114909369B (zh) * 2022-05-09 2023-08-01 阿尔法（江苏）重工科技有限公司 一种基于并罐喷吹工艺气体分配器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115696A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Shigeru Nagano ターボ形ポンプの吸込口部構造
CN202266510U (zh) * 2011-08-17 2012-06-06 河北爱节水泵科技有限公司 一种水泵用导流器
CN203068056U (zh) * 2013-01-30 2013-07-17 中交天航滨海环保浚航工程有限公司 一种排泥管线输送用曲面导流装置
KR101393054B1 (ko) * 2013-06-27 2014-05-09 (주)에이스정공 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프
CN208859220U (zh) * 2018-05-23 2019-05-14 大庆东油睿佳石油科技有限公司 一种内螺旋导流型输油管
CN110242620A (zh) * 2019-05-16 2019-09-17 江苏大学 一种适用于旋流泵进口段的消旋装置
CN210619553U (zh) * 2019-08-14 2020-05-26 河北工业大学 一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构
CN211821125U (zh) * 2020-03-27 2020-10-30 吉林省松花湖管业有限公司 一种环保型pvc管

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6692318B2 (en) * 2001-10-26 2004-02-17 The Penn State Research Foundation Mixed flow pump

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115696A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Shigeru Nagano ターボ形ポンプの吸込口部構造
CN202266510U (zh) * 2011-08-17 2012-06-06 河北爱节水泵科技有限公司 一种水泵用导流器
CN203068056U (zh) * 2013-01-30 2013-07-17 中交天航滨海环保浚航工程有限公司 一种排泥管线输送用曲面导流装置
KR101393054B1 (ko) * 2013-06-27 2014-05-09 (주)에이스정공 캐비테이션 방지를 위한 어댑터 및 이를 구비한 원심펌프
CN208859220U (zh) * 2018-05-23 2019-05-14 大庆东油睿佳石油科技有限公司 一种内螺旋导流型输油管
CN110242620A (zh) * 2019-05-16 2019-09-17 江苏大学 一种适用于旋流泵进口段的消旋装置
CN210619553U (zh) * 2019-08-14 2020-05-26 河北工业大学 一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构
CN211821125U (zh) * 2020-03-27 2020-10-30 吉林省松花湖管业有限公司 一种环保型pvc管

Also Published As

Publication number Publication date
CN112984263A (zh) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112984263B (zh) 减少输水管道内泥沙沉积的方法
CN103993587A (zh) 桥式江河潮汐水力风力联合发电长廊
US20230138350A1 (en) Underwater excavation apparatus
CN109555088B (zh) 一种整流防涡装置
EP3735529B1 (en) Hydraulic turbine
CN214999885U (zh) 一种能够减少泥沙沉积的输水管道
CN103912435A (zh) 一种小水电轴流式水轮机转轮
TW201710597A (zh) 垂直軸型水力發電裝置、垂直軸型水力發電單元
CN214573742U (zh) 一种能够减少泥沙沉积的u形渡槽
CN112982311B (zh) 减少u形渡槽中泥沙沉积的方法
CN101736718B (zh) 一种反向斜切挑坎
CN214993571U (zh) 一种能够减少泥沙沉积的矩形断面输水渠
CN112982310B (zh) 减少矩形断面输水渠中泥沙沉积的方法
CN116516910A (zh) 一种同轴反转式水库消涡涡轮系统及工作方法
CN112982309B (zh) 减少梯形断面输水渠中泥沙沉积的方法
CN214573743U (zh) 一种能够减少泥沙沉积的梯形断面输水渠
CN201531354U (zh) 传动链式水轮机
CN215758814U (zh) 一种单边扩散与斜切挑坎结合的消能设施
CN107654330A (zh) 一种不截断河道的水力发电动力装置
CN112982312B (zh) 利用u形渡槽排除沉积泥沙的方法
CN220687296U (zh) 用于采油井防蜡防垢用涡流脉冲撞击器
CN101768986B (zh) 液压水下卧倒门闸的闸下清淤用射流管及其应用方法
CN114215679B (zh) 一种半潜式潮流发电装置
Yaping et al. Numerical study on the performance of bulb turbine by using runaway condition to flood discharge and sediment dredging
CN211039160U (zh) 离心泵出口端导流减噪装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant