CN115012370A - 适用于弯曲渠道内的导流排沙装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，包括具有空腔结构的起旋室，起旋室的顶部设有开口，起旋室设置于弯曲渠道的底部且通过开口与弯曲渠道连通；起旋室的底部连通有旋流管，旋流管上连接有排沙洞；起旋室的上方设置导流坎和导流墙，导流坎固定于弯曲渠道的凹岸处，导流墙固定于弯曲渠道的底部且与导流坎相对设置。通过在渠道弯曲段设置导流设施以及起旋室，导流设施引导渠道底部推移质及横向环流运移的高含沙水流进入起旋室，利用起旋室进口与排沙洞之间的高差与高含沙水流自身重力，使渠道底部高含沙水流进入旋流管并形成强旋流运动，进降低了下游渠道内水流的含沙量，减小了渠道凸岸泥沙的淤积，排出的泥沙经简单处理可再利用。

Description

适用于弯曲渠道内的导流排沙装置

技术领域

本发明属于渠系泥沙减排技术领域，涉及一种适用于弯曲渠道内的导流排沙装置。

背景技术

在引水式水电站的引水渠或泵站前池前的渠道内，弯曲渠道是基本的渠型之一，高含沙水流经过弯道时，由于重力和离心力的共同作用，断面内形成横向环流，加剧了泥沙在横断面上的运移，凸岸水流流速较小，泥沙容易淤积，形成水浅流缓的边滩问题，导致弯曲段渠道变窄，水流流速增大使凹岸容易发生冲刷。通常在凹岸修建取水建筑物，而在含有大量泥沙的河流上修建梯级提灌等取水工程，当设置泵站前池后，仍有部分含有泥沙的水流进入泵内，使水的容重增加、泵的效率降低，并对其过流部件产生磨蚀破坏。如何有效解决引水渠道凸岸泥沙淤积，防止凹岸水流冲刷以及含有大量泥沙的水流进入凹岸取水建筑物的水力机械内，是泥沙研究领域的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，解决了现有技术中存在的因凸岸水流流速较小而导致的泥沙容易淤积的问题。

本发明所采用的技术方案是一种适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，包括具有空腔结构的起旋室，起旋室的顶部设有开口，起旋室设置于弯曲渠道的底部且通过开口与弯曲渠道连通，起旋室贯穿弯曲渠道的宽度方向；起旋室的底部连通有旋流管，旋流管上连接有排沙洞；起旋室的上方设置导流坎和导流墙，导流坎固定于弯曲渠道的凹岸处，导流墙固定于弯曲渠道的底部且与导流坎相对设置。

本发明的特点还在于：

起旋室的横截面为弧形，起旋室的开口的截面由大变小。

导流坎和导流墙的高度不低于弯曲渠道的高度。

起旋室的开口、旋流管与弯曲渠道内的水流方向垂直。

导流坎是截面为钝角三角形的立体结构，边长最长的一面与弯曲渠道连接。

导流坎的表面为弧形。

导流墙是截面为长方形的立体结构。

本发明通过在渠道弯曲段设置导流设施以及起旋室，导流设施引导渠道底部推移质及横向环流运移的高含沙水流进入起旋室，利用起旋室进口与排沙洞之间的高差与高含沙水流自身重力，使渠道底部高含沙水流进入旋流管并形成强旋流运动，进而将泥沙从排沙洞排出，降低了下游渠道内水流的含沙量，减小了渠道凸岸泥沙的淤积，排出的泥沙经简单处理可再利用。不仅可以用于灌溉工程及水电站引水渠道内的泥沙处理，还可应用于高含沙渠道内水流中河沙的友好型开采，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明适用于弯曲渠道内的导流排沙装置的正视示意图；

图2是本发明适用于弯曲渠道内的导流排沙装置的俯视示意图。

图3本发明适用于弯曲渠道内的导流排沙装置的左视示意图

图中，1.弯曲渠道，2.起旋室，3.旋流管，4.排沙洞，5.导流坎，6.导流墙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1-图3所示，本发明的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，包括弯曲渠道1、导流墙6、双弧形的导流坎5、起旋室2、旋流管3、排沙洞4，其中，起旋室2设有开口，开口与弯曲渠道1的底部连通；起旋室2的下端连通有旋流管3，旋流管3的连通有排沙洞4。此外，装置还包括导流坎5和导流6墙，导流坎5和导流墙6的高度不低于弯曲渠道1的高度。

具体地，起旋室2的横截面为弧形，开口的截面由大变小。这是因为起旋室2的弧形结构可减小水流与后壁碰撞产生的能量损失，增大旋流管3内三维旋转速度。

导流坎5是截面为钝角三角形的立体结构，边长最长的一面与弯曲渠道1连接，其表面为弧形。双弧形的导流坎5可改变水流方向，减缓了水流对凹岸的冲刷。

导流墙6是截面为长方形的立体结构，导流墙6减少了弯曲渠道1底部泥沙向凸岸的运移，且水流小尺寸出口增大了凸岸水流流速，可带动淤积区泥沙进入起旋室2，有利于凸岸冲淤以提高排沙率。

该装置利用了渠道弯曲段底部泥沙横向运移且易在凸岸淤积的特点，在弯曲内泥沙易淤积区域设置导流墙6与弧形的起旋室2，弧形的起旋室2下方对接小尺寸进口的旋流管3。当水流经过渠道弯曲段时，让水流中的悬移质和推移质泥沙在导流墙6与重力的作用下进入旋流管3，起旋室2自身的弧形结构及小尺寸出口可增大旋流管3内高含沙水流的旋转速度，保证了在旋流管3内形成挟沙能力较强的旋流运动，进而利用水流紊动将泥沙从排沙洞4排出，位于渠道上部不含沙或含沙量很小的水流则进入下游，从而达到导流排沙的目的。

本发明的装置是弯曲渠道内的含沙水流在重力的作用下进入旋流管3的，未借助任何外部作用，因此该装置适用于大部分引水渠道。在弯曲渠道1内的导流排沙装置中，没有使用任何机械及转动部件，结构简单，不存在经常更换易损构件及维修的问题；导流墙6的布置可减缓弯曲渠道底部泥沙的横向运移，同时水流进口大、出口小增大了凸岸水流流速，增强了导流冲淤效果，减少了凸岸淤积区的泥沙；导流坎5的双弧形设计，可改变水流方向，降低了水流对凹岸的冲刷，保护起旋室2边壁结构。起旋室2的弧形结构，减少了水流与后壁碰撞产生的能量损失，提高了旋流管3内水流的紊动强度。单独设立排沙管道，维护费用低，水沙分离效率高，处理时间短，且具有可持续性，是一种高效且经济的水沙分离装置。

本发明的创新之处在于：

(1)本发明在弯曲渠道底部设计了弧形起旋室2，高含沙水流流经弯道时，在重力作用下进入旋流管3，提高了旋流管3内水流的旋转速度避免了泥沙在弯曲渠道内的淤积。

(2)导流墙的布置减缓了渠道底部横向环流向凸岸运移的泥沙，同时与凸岸形成的水流小尺寸出口增大了水流流速，可充分带动淤积区泥沙进入起旋室2，增强了导流冲淤效果，提高了排沙率。

(2)在弯曲渠道的导流排沙装置中，双弧形导流坎5改变了水流方向，减小了水流与凹岸的碰撞，降低了水流对凹岸的冲刷，同时可保护起旋室2边壁。

(4)起旋室2的设置增大了渠道与排沙洞4出口之间的落差，充分将水流的势能转化为动能，保证了旋流管3内的强旋流形成，从而将落入旋流管3的泥沙从排沙洞4排出。

(5)起旋室2的弧形设计减小了水流与后壁面碰撞产生的能量损失，提高了旋流管3内水流的三维旋转强度，充分带动泥沙从排沙洞4排出。

(6)在本发明提出的弯曲渠道内的水沙分离装置中，高含沙水流是在重力作用下进入旋流管3的，因此适用于大部分的引水渠道。

Claims (7)

1.适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，包括具有空腔结构的起旋室(2)，所述起旋室(2)的顶部设有开口，所述起旋室(2)设置于弯曲渠道(1)的底部且通过开口与弯曲渠道(1)连通，所述起旋室(2)贯穿弯曲渠道(1)的宽度方向；所述起旋室(2)的底部连通有旋流管(3)，所述旋流管(3)上连接有排沙洞(4)；所述起旋室(2)的上方设置导流坎(5)和导流墙(6)，所述导流坎(5)固定于弯曲渠道(1)的凹岸处，所述导流墙(6)固定于弯曲渠道(1)的底部且与导流坎(5)相对设置。

2.根据权利要求1所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述起旋室(2)的横截面为弧形，所述起旋室(2)的开口的截面由大变小。

3.根据权利要求1所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述导流坎(5)和导流墙(6)的高度不低于弯曲渠道(1)的高度。

4.根据权利要求1所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述起旋室(2)的开口、旋流管(3)与弯曲渠道(1)内的水流方向垂直。

5.根据权利要求1所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述导流坎(5)是截面为钝角三角形的立体结构，边长最长的一面与弯曲渠道(1)连接。

6.根据权利要求5所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述导流坎(5)的表面为弧形。

7.根据权利要求1所述的适用于弯曲渠道内的导流排沙装置，其特征在于，所述导流墙(6)是截面为长方形的立体结构。

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