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低压输水管道前池自排式沉沙池试验研究

张毅  
【摘要】: 近些年来,面对日趋严重的水资源短缺问题,节水型社会的建设为各级政府所重视,以渠灌及田间工程为主的常规节水灌溉模式和以低压管灌、微喷灌为主的高效节水灌溉模式更是得到了迅猛发展。沉沙池是节水灌溉技术中低压输水管道、微灌等灌溉系统的配套设施。由于北方众多渠灌区渠首干渠泥沙淤积严重,干渠沉沙池超负荷运行,因此在节水灌溉模式下,将泥沙的远距离输送技术与分散处理技术相结合是引黄灌区泥沙问题处理的重要途径。小型自排沉沙池是一种新型冲洗式沉沙池,一般可以修建在灌溉渠系的斗渠或毛渠上,是一种可行的泥沙分散处理措施。低压输水管道前池自排式沉沙池技术的试验研究是对渠灌区工程泥沙问题处理技术的探讨,该研究对现有沉沙池技术的发展和完善,可为浑水的长距离输送和相应配套的分散沉排沙技术研究提供理论依据。 论文通过模型试验对低压输水管道前池自排式沉沙池技术相关问题进行了初步研究,主要的研究工作成果如下: (1)收集资料,初步分析了我国主要引黄灌区渠道泥沙问题的现状,结合节水灌溉技术的发展重点探讨了适用于低压输水管道的自排式沉沙池应满足的条件。 (2)对低压输水管道前池自排式沉沙池设计的理论依据及工作原理进行分析,探讨影响自排式沉沙池工作效率的主要因素,寻求提高自排式沉沙池工作效率的可能途径,进而提出自排式沉沙池初步设计方案。考虑了排沙涡管方案和排沙漏斗方案,并对排沙涡管方案时渠底涡管内螺旋流形成条件及流速场结构进行了初步分析,得到了不同流量、不同渠底坡降条件下涡管内横向流速分布的一般规律。 (3)通过模型试验,对自排式沉沙池水力学特性进行研究。对设置调流板后,低压管道前池自排式沉沙池纵向平均流速沿程衰减规律及纵向流速的横向分布规律进行了试验观测,为低压管道前池自排式沉沙池的进一步优化研究和设计提供了技术支持。 (4)通过模型试验,对自排式沉沙池沉沙、排沙工况时池内泥沙运动规律进行试验研究,初步得出一些规律性的结论:在沉沙工况下,自排沉沙池内各个测点的含沙量沿垂向的变化都相当小,垂线上的分布也相当均匀,悬移质泥沙垂线浓度分布形式属于沉降型;各个纵向断面悬浮指标的实测值Z1都相当小,大小变化在0.01~0.07范围内,泥沙沿垂向的分布均匀;池内最大淤积厚度出现在陡坡段,淤积厚度在缓坡段变化很小并且沿程减小,淤积泥沙粒径和含沙量沿程递减;排沙工况下,自排沉沙池排沙过程可分为泄空拉沙和沿程冲沙两个阶段。


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