圆中环沉沙排沙池特性研究

圆中环沉沙排沙池是新型二级水沙分离设施,采用物理模型试验方法研究中心出水环不同高度工况下的排沙特性及最大沉沙粒径。研究表明:圆中环利用倒锥底坡上的高速水流将沉沙汇入冲沙槽,保证了在小于设计流量运行时排出沉积泥沙。同时要求冲沙槽起点至冲沙廊道后有适当的落差,保证水流在冲沙槽内形成高速环流及强挟沙力将泥沙自动排入下游河道。在设计流量条件下,中心出水环不同高度工况处理的泥沙粒径范围为1~84 mm。相比中心出水环不加高工况,中心出水环加高9 cm,沉沙分布更均匀,有效沉沙体积及沉沙量增加,排沙时间稍有缩短,沉沙时间增加,排沙耗水率更小。圆中环依靠水力作用并以间歇排沙方式处理推移质泥沙,加高中心出水环可提高处理悬移质能力,减小排沙耗水率。     

圆中环沉沙排沙池流速分布规律试验

对一种新型沙水分离装置——圆中环沉沙排沙池进行模型试验研究,对8个径向测试断面的清水流速在径向、垂向和环向的分布进行了测试。试验结果表明:圆中环沉沙排沙池的流速及流速梯度在环向呈不均匀分布,尤以180°径向测试断面流速及流速梯度最大;流速及流速梯度在径向与半径成反比,表层水流流速大小垂向分布与水深成反比;在距离圆心1/2半径以内水流紊动较强,其余半径范围水流紊动弱;中心出水环处流速大小与溢流堰内侧最大相差7.3倍,溢流堰长度是中心出水环的15倍。认为圆中环沉沙排沙池具有较好的沉沙条件的重要原因是溢流堰长度大。     

迷宫堰型圆中环沉沙排沙池的沉沙特性研究

通过对迷宫堰型圆中环沉沙排沙池进行物理模型试验并对比两种堰型的沉沙效果,得出其含沙量与沉沙的改善效果。迷宫堰型圆中环沉沙排沙池的含沙量沿垂向和径向的分布规律与光滑薄壁堰基本相同,并以流量Q=4.09 L/s(对应原型流量3 m3/s)时中心出水环不加高状态为例进行沉沙分析,得出溢流堰边壁内侧的平均含沙量比光滑堰的减小了16.5%,沉沙中小于0.1 mm的细颗粒泥沙明显增多,其中值粒径减小14.09%,出口沉沙的中值粒径相应减小了11.19%,说明调整为迷宫堰后能够有效地提高悬移质泥沙沉降率。     

圆中环沉沙排沙过滤池三维流场数值模拟

在对圆中环沉沙排沙过滤池的计算区域作了特殊处理后,选用适当的边界条件,采用VOF方法追踪自由水面,结合标准k-ε双方程模型,对圆中环沉沙排沙过滤池进行了三维数值模拟研究。给出了特定断面的清水流速矢量图、流速等值线图和流速轨迹线图等水力参数。计算结果对研究圆中环沉沙排沙过滤池的流场特性和输沙机理以及圆中环沉沙排沙过滤池设计具有一定的指导意义     

圆中环沉沙排沙池溢流堰结构优化试验研究

圆中环沉沙排沙池是一种新型的二级泥沙处理设施。根据原有的与圆中环沉沙排沙池有关的基础理论和试验数据可知,环内泥沙沉降与环内流速成反比;因溢流堰越长,平均流速越小,故溢流堰长是圆中环沉沙排沙池有利于沉沙的重要原因。为减小环内平均流速,增加溢流堰长度,对原有的圆中环沉沙排沙池物理模型进行结构优化:将原有的光滑圆环溢流堰调整为迷宫堰,以增加溢流堰长度,减小环内水流流速,提高其沉沙效率。试验结果表明:迷宫堰式溢流堰长是原堰长的1.48倍,流速减小,有利于环内泥沙沉降。     

圆中环沉沙排沙过滤池滤水槽过滤性能试验

为分析新疆呼图壁县工业园区供水工程首部圆中环沉沙排沙过滤池滤水槽的过滤性能,采用滤水槽物理模型,试验研究了断级配砂(砾)分层过滤技术在泥沙处理问题中的可行性。试验结果表明:在设计流量下,通过运用断级配砂(砾)分层滤水的方式能够更大范围地处理推移质、悬移质泥沙和少量悬浮物,过滤浑浊水获得清水并能排除泥沙;断级配砂(砾)分层过滤技术在泥沙处理过程中能够降低水体浑浊度,改善水质,基本能够满足一般工业用水和生活用水粗滤要求。     

圆中环沉沙排沙过滤池结构特性试验研究

圆中环沉沙排沙过滤池是一种新型的浑水沉沙、排沙、过滤装置,通过新疆呼图壁城镇工业供水工程圆中环沉沙排沙过滤池的物理模型试验,模拟了在1 m3/s工况下的运行效果。试验结果表明:采用三层不同粒径的滤料,中心溢流筒加高0.4 m时,能较好的起到沉沙、排沙和过滤的作用且不被击穿,同时能满足引水量的要求,汇流槽平均流速在0.88～2.77 m/s范围内。与常规水沙分离装置相比,这种新型的装置实现了节能减排,环保性处理泥沙的目标,为水沙分离提供了另一种新的思路。     

重力沉沙过滤池模型试验研究

为了满足高效节水面积快速发展的需要,地表水将逐步取代地下水作为主要供水水源,地表水需要解决泥沙处理问题。河水滴灌重力沉沙过滤池是新近发明的一种沉沙池,该系统利用沉淀池和过滤网的有机结合进行除沙和清除水中杂质。通过物理模型试验,对重力沉沙过滤池中各部位的水深、流速、含沙量、泥沙粒径等进行测试分析,得到了沉沙池中泥沙分布规律和除沙效率,系统总的除沙效率达到54%以上,其中过滤网除沙效率为8%左右。虽然过滤网除沙效率有限,但其处理水中杂质效果明显。综合试验成果得到了给定流量下的重力沉沙过滤池最优结构尺寸。通过模型试验对已建工程提出了结构优化建议。     

圆中环沉沙排沙池泥沙水力计算方法研究

圆中环沉沙排沙池泥沙水力计算方法的研究不仅便于了解其它类似沉沙池的水力特性,而且 还能依据该方法推出满足条件的沉沙池尺寸。按照沉沙池的设计规范进行水力计算,包括泥沙沉速计 算、泥沙沉降率计算及泥沙起动计算,并与模型试验的研究成果进行比较分析。结果显示:泥沙各粒径 组沉降率的计算值与试验值偏差不大;泥沙起动流速的计算也为沉沙池结构设计提供了有力依据,同时 再次验证圆中环沉沙排沙池设置的合理性,并进一步研究沉沙池的优化设计,为以后类似沉沙池设计提 供了可靠方法。     

重力沉沙过滤池与条形沉沙池沉沙效果对比研究

新疆水资源紧缺,农业高效节水发展很快,大量滴灌面积需要地表水进行灌溉。地表水作为滴 灌供水水源,需要将水中有害泥沙和固体颗粒物清除掉,否则容易淤堵滴灌器滴头。沉沙池可以较好的 处理泥沙,但对密度小于水的固体颗粒物及有机物则无能为力。为此,需要一种装置能够清除这类杂 质。河水滴灌重力沉沙过滤池较好的解决了这类问题。为了从理论上阐述清楚其相对于传统沉沙池具 有的优势,通过物理模型试验进行综合分析。数据成果反映出,由于过滤网的作用,重力沉沙过滤池比 条形沉沙池的沉沙率提高６％以上,主要是过滤网清除了一部分泥沙。试验反映出过滤网在清除杂质方 面效果明显,水中杂质基本上都可以清除,出池水质满足滴灌用水要求。通过对试验的进一步研究分 析,对重力沉沙过滤池的结构尺寸进行了优化。     

库区堤渠输沙模型及排沙效果研究

库区堤渠排沙清淤问题是水库管理的重点问题。利用水沙数学模型,基于拟牛顿法对该数学模型进行求解并编制程序River-Hydraulics。结合实际工程中程序利用情况,研究了库区堤渠在水库排沙问题中的适用性,结果表明:堤渠输沙技术能够很快地排尽淤沙,且其排沙速率与时间呈负指数关系。该方法的排沙效率较高,耗水较少,具有很强的适用性和操作性。     

某水库排沙孔检修闸门更换方案比选研究

结合某70 m高混凝土双曲薄拱坝排沙孔进口检修闸门更换的方案比选,详细对比了放空水库方案与水下更换方案的优缺点。对比发现,两方案均不可行。放空水库方案主要是因为非技术方面的原因无法采用,水下浮体门封堵方案则存在一系列风险和限制条件,不适宜在本工程中采用。因此,下一步应加强水下修补技术的研究。     

体型参数对旋流排沙渠道水沙特性的影响

为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响,在模型试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明:起旋室高度对截沙率影响较为显著,最大相差5.41%;排沙洞直径、倾角和起旋室出口宽度对分流比影响显著,最大相差8.13%,增大倾角后改善了原排沙洞封闭端因壁面条件影响而产生的泥沙淤积;起旋室出口宽度对渠道内水沙特性基本无影响;不同体型下旋流排沙渠道均可高效、持续排沙,截沙率均大于90%,经过起旋室后,高含沙水流从排沙洞流出,下游渠道含沙量急剧减小。     

小浪底工程排沙洞环形预应力混凝土施工

小浪底水利枢纽工程的３条排沙洞，洞身７０％以上采用后张法无粘结预应力混凝土衬砌。其张拉系统的施工主要包括钢绞线的就位，固定，锚具槽，锚具及张拉设备的安装，张拉等步骤，施工工艺严谨。三维有限元分析结果表明，张拉时锚具槽附近将出现明显的应力集中，为此，采取了分步张拉，加箍筋等措施，达到了对预应力的控制，也避免了产生贯穿性裂缝。     

水电站沉沙池泥沙最小危害粒径选择分析

针对泥沙最小危害粒径选择十分复杂、目前尚未取得突破性进展、许多问题还有待深入研究的现状,首先对影响水轮机磨损的主要因素进行全面系统分析,说明目前国内泥沙最小危害粒径选择方法不够准确。在补充设计水头、水中泥沙含量、水流相对流速等水沙因子综合因素修正基础上,通过不同泥沙最小危害粒径的沉沙池投资和水轮机磨损维修费分析,进行泥沙最小危害粒径选择,并将此方法在麻子河一级水电站应用。结果表明:泥沙最小危害粒径越小沉沙池投资越大,水轮机磨损维修费越小,当泥沙最小危害粒径0.25 mm时,沉沙池投资与水轮机磨损维修费合计费用最少,因此沉沙池泥沙最小危害粒径选择0.25 mm合理的,充补水沙因子综合因素修正选择泥沙最小危害粒径方法是可行的。     

出水口位置对异重流运动及泥沙分布的影响

在实验室小环境下模拟大型水库及水库的分层环境,在水库温度分层条件下进行异重流实验,研究不同出水口位置条件下由水温分层引起的间层流现象,并探究分层环境下,出水口不同位置水库异重流运动的普遍规律及泥沙分布特性。结果表明:当入流泥沙浓度确定,出水口分别位于上、中、下层时,异重流的厚度、分离点深度、水跃高度和行进时间等参数数值差异较小;当入流泥沙浓度确定,上层出水口形成的间层流厚度基本沿程不变,中、下层出水口的间层流会因卷吸作用而卷吸周围清水导致间层流厚度局部增加;出水口位置确定,入流泥沙浓度基本不影响排沙比;入流泥沙浓度确定,上层出水口的排沙比远远大于中层和下层的排沙比。     

新疆克孜尔水库堤渠联合辅助排沙系统异重流排沙效果分析

针对克孜尔水库泥沙淤积问题,提出了堤渠联合辅助排沙系统。系统实施后达到了干支流路径分离的目的,改善了水流环境,增强水流挟沙能力,缩短支流黑孜河的泥沙运行路径,从而使得支流高含沙水流形成的异重流更易于到达坝前。从人工辅助系统实施前2007年及系统实施后2011年黑孜河异重流的输沙数据对比分析的结果表明:系统实施后缩短了挟沙水流运行距离和库区传播时间缩短,增大了出库沙量,减少了水库泥沙淤积,延长水库寿命,效果显著。