金沟河渠首漏斗及涡管排沙应用成果分析

螺旋漏斗及涡管排沙技术是经过多年系列模型试验及原型观测获得成功的,1990年通过新疆维吾尔族自治区科委组织的国内专家鉴定,成果属国内领先水平。对粒径大于1mm的粗颗粒泥沙排除率可达100%,捧沙耗水量平均低于引水量的5%。本文应用实测的水文资料,对金沟河渠首漏斗及涡管排沙排沙率和耗水率等技术指标进行分析,以此来科学合理的论证涡管和漏斗对本枢纽工程和输水工程的排沙效果,为枢纽工程的合理设计和运行管理提供技术依据。     

漏斗式全沙排沙技术研究与应用

漏斗式全沙排沙技术简称“排沙漏斗”，是经过10余年系列模型试验及原型观测获得成功的。其成果于1998年通过新疆维吾尔自治区科委组织的国内专家鉴定，成果属国际先进水平。对粒径大于0．5mm的粗沙直至数十厘米的卵石可100％排除，对粒径0．5～0．05mm的细沙其排除率达90％以上，排沙耗水量平均仅占引水量的3％～5％。该成果于1995年列为新疆维吾尔自治区科技新项目，获国家发明专利(专利号96114757．1)，荣获2001年国家科技进步二等奖和1998年度新疆维吾尔自治区科技进步一等奖，现已签约拟建14项(含四川、湖南、辽宁、陕西和浙江等省10项)，其中32项已投产运行。     

漏斗式全沙排沙设施模型试验及原型观测

漏工全沙排沙设施是一种排沙耗水量小、截沙率高的泥沙处理技术。有关其清，浑水流场特性试验分析表明，漏斗室内部水流特性有利于水沙分离和泥沙的排除。在工程实际应用中取得了良好的效果，平均耗水量为电站引水流量的２．７１％；粒径为０．２５－０．５０ｍｍ的泥沙排除率为９６．１０％。     

漏斗排沙在陕西省泾惠渠灌溉供水中的应用

许多传统的沉沙设施因只能排除引水中40%左右的来沙,但排沙耗水量亦要占引水量的30%,致使这些设施90%以上都搁置或报废。新建沉沙池投资大,占地多,使许多管理单位难以承受。漏斗式排沙技术利用三维漏斗涡流特性所独有的水沙分离作用,还承受科氏力的影响,水沙分离作用显著。泾惠渠排沙漏斗直径60m,是目前国内最大的排沙漏斗。其应用证明漏斗排沙是解决陕西省多泥沙河流引水的重要途径。     

乌斯图河渠首的排沙漏斗设计

乌斯图河底栏栅式渠首进入引水渠中的泥沙，是采用排沙漏斗进行二次处理的。排沙漏斗不同于其它型式的沉沙池，它具有竖向螺旋水流结构，能连续引水排沙；其排沙流量仅占漏斗设计流量的７％左右，排沙率大于９０％，是节水型的排沙设施，这对于干旱缺水的地区有着现实的意义。本设计考虑了上游引水渠和下游冲沙廊道布置对漏斗水流整体的影响。该工程自１９９２年建成至今，引水排沙效果良好。     

排沙漏斗水流结构及对输沙过程的影响

经过十多年研究与总结，新疆农业大学相继推出了两种不同型式的排沙漏斗结构形式，分别用于排除来流中的推移质及悬移质泥沙。模型试验及部分原型观测的资料表明，其排沙效果好，且耗水量小。本文首次利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）测试了其中一种结构形式排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性及紊动特性进行了分析和研究。同时还分析了其对输沙过程所产生的影响，为进一步优化此类型排沙漏斗的体型打下了基础     

涡管排沙研究进展

进入涡管槽口的挟沙水流会形成强有力的螺旋流沿涡管流动，能有效地排除底部推移质泥沙。涡管排沙可解决渠道引水的泥沙问题或排除水库泥沙，成本低，效率高。本文介绍了国内外在分析涡管排沙机理、重要影响因素、排沙效率计算及相关设计等方面的进展。     

西藏扎拉水电站水库泥沙对电站运行影响试验研究

为了分析西藏玉曲河扎拉水电站运行后水库泥沙对电站取水发电产生的影响,基于扎拉电站整体河工模型试验成果,对扎拉电站运用50 a水库泥沙淤积过程,泄水建筑物及电站引水口前泥沙淤积分布、淤积高程,电站过机泥沙特性进行了试验研究。结果表明:水库运用50 a末,库区泥沙基本达到冲淤平衡,水库淤积总量约占总库容的66.45%;坝前泥沙淤积高程基本与底孔进口底高程齐平,对底孔泄流排沙影响不大;电站引水口前形成较明显的冲刷漏斗,引水渠淤积对电站正常引水影响不明显;电站过机泥沙,在水库运用初期没有0.1 mm的粗沙,在水库运用50 a末,遇常年含沙量洪水,过机泥沙中粒径0.1 mm的粗沙占过机总沙量的3.2%。建议下阶段进行优化水库调度,提高水库排沙效率的研究,进一步减少水库泥沙淤积,减轻泥沙对机组的磨损。     

漏斗式全沙排沙工程试验研究及其应用

漏斗式全沙排沙设施是一种排沙耗水量小，截沙率高的泥沙处理技术，并已在工程实际应用中取得了良好的效果。本文通过其清、浑水流场特性分析表明，漏斗室内部水流特性有利于水沙分离和泥沙的排除。     

浅谈金沟河渠首漏斗及涡管排沙原型水文分析

金沟河引水枢纽的泥沙含量,泥沙颗粒级配和粒径大小的关系,泥沙运移、沉积、对渠首水利工程的磨损,通过测验与分析基于水文测验成果,从水量平衡原理和水文测验的角度,系统阐述了金沟河引水枢纽工程的水资源量和悬移质泥沙、推移质泥沙含量及运动规律二者之间的相互关系。为了掌握涡管和漏斗的排沙率和耗水率等技术指标,必须对金沟河渠首涡管和漏斗进行原型水文测验,为枢纽工程的合理设计和运行管理提供技术依据。     

燕子崖电站防沙和排沙设施的选择

传统的防沙和排沙工程措施主要有定期冲洗式沉沙池和连续冲洗式沉沙池两种,这些传统技术不能满足高效节能的防沙和排沙要求。通过定期冲洗式沉沙池、连续冲洗式沉沙池、排沙漏斗进行比选,并通过水力计算和对比论证分析。结果表明:排沙漏斗产生稳定的螺旋流,水流流速较大,加速泥沙向中心的排沙底孔和漏斗底部运动;而定期冲洗式沉沙池、连续冲洗式沉沙池中不存在稳定的螺旋流。排沙漏斗具有结构紧凑,工程量和投资最少,泥沙分离率较大,耗水率较少,所以排沙漏斗是一种经济、高效节水的防沙和排沙设施。     

排沙漏斗流场特性与排沙机理研究

排沙漏斗是一种截沙率高、耗水率小的二级泥沙处理设施。为了进一步探明排沙漏斗的流场特性和排沙机理,该文采用声学多普勒流速仪(ADV)对排沙漏斗立轴螺旋流进行了三维流场测试,采用雷诺应力模型(RSM)和VOF方法数值模拟了排沙漏斗内清水流场,计算的水流时均流速分布与实测结果吻合良好。通过数值模拟方法得到了全面详细的排沙漏斗流场结构信息,并据此分析了排沙漏斗的排沙机理,提出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键。     

Ⅱ型和H型立柱对排沙漏斗水沙分离性能的影响大流量进水工况下主隧系统水气运动特性

为获取不同立柱体型对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对不加设立柱、加设Ⅱ型和H型立柱支撑系统的排沙漏斗水沙分离性能进行研究。试验结果表明：无立柱时空气涡贯穿排沙底孔,涡径最大,清水区面积最大,漏斗室内的螺旋流强度最大;加设Ⅱ型立柱后空气涡产生偏移,涡径减小,清水区面积减小,漏斗室内的螺旋流强度减小;H型立柱下空气涡偏移距离最大,涡径最小,清水区面积最小,漏斗室内的螺旋流强度最小。相较于加设H型立柱,Ⅱ型立柱支撑系统下排沙漏斗的总截除率、泥沙排出率、漏斗室内淤积量、排沙耗水率与悬板下方不加设立柱时相近,为保证悬板安全及较高的截除率,可采用Ⅱ型立柱作为支撑体型。     

Ⅱ型和H型立柱对排沙漏斗水沙分离性能的影响

为获取不同立柱体型对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对不加设立柱、加设Ⅱ型和H型立柱支撑系统的排沙漏斗水沙分离性能进行研究。试验结果表明:无立柱时空气涡贯穿排沙底孔,涡径最大,清水区面积最大,漏斗室内的螺旋流强度最大;加设Ⅱ型立柱后空气涡产生偏移,涡径减小,清水区面积减小,漏斗室内的螺旋流强度减小;H型立柱下空气涡偏移距离最大,涡径最小,清水区面积最小,漏斗室内的螺旋流强度最小。相较于加设H型立柱,Ⅱ型立柱支撑系统下排沙漏斗的总截除率、泥沙排出率、漏斗室内淤积量、排沙耗水率与悬板下方不加设立柱时相近,为保证悬板安全及较高的截除率,可采用Ⅱ型立柱作为支撑体型。     

立柱排布方式对悬沙排沙漏斗水沙分离性能的影响

为了获取立柱的排布方式对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对进流量、含沙浓度不同时双排立柱并排布置和交错布置的排沙漏斗的水沙分离性能进行研究。结果表明：无立柱时漏斗悬板淤沙波痕峰值、底板淤沙冲沟的曲率和冲深均最大,立柱并排布置时次之,交错布置时各值均最小;与未加设立柱相比,并排布置排沙耗水率最大增加4.01%,交错布置排沙耗水率最大增加4.25%,加设立柱后漏斗室内的切向流速、螺旋流强度和二次流强度及范围均减小,交错布置相对于并排布置削弱更为明显。并排布置的室内淤沙质量比交错布置减少3.10%～4.76%,底孔排沙率增大0.90%～1.23%。工程设计时,考虑到立柱并排布置时的底板淤积量、底孔排沙率、泥沙总截除率和排沙耗水率与不加立柱时较为接近,故可按照并排方式布置立柱。研究成果可为排沙漏斗悬板支撑系统的优化设计提供参考。     

三峡工程地下电站引水区泥沙冲淤变化研究

水电站引水区的河床演变特点和水沙运动规律,对电站引水发电具有重要影响。根据三峡工程蓄水初期2006年4月至2011年8月地下电站引水区3次实测地形资料和模型试验成果,分析了地下电站引水区泥沙冲淤变化特点和电站排沙孔开启后的排沙效果。认为三峡工程运用后地下电站引水区受河段边界条件和水流运动特性的影响,河床泥沙呈累积性淤积,地下电站排沙孔的作用主要是形成冲刷漏斗保持电站厂前门前清,而对整个引水区的排沙作用有限。为此,建议进一步开展三峡工程地下电站排沙孔排沙效果试验研究,优化排沙措施,以保证地下电站引水安全。     

西藏小水电站前池淤沙处理措施

就西藏引水式小水电站夏秋季普遍存在的前池泥沙淤积问题 ,提出了采用漏斗冲沙和管道排沙的工程措施 .冲沙漏斗的排沙流量占设计引水流量的 7%左右 ,是节水型的排沙设施 .对西藏农牧学院教学实习电站前池泥沙严重淤积的工程实例进行冲沙漏斗和排沙管道设计 ,同时也提出排沙设施的运行方式 .     

泾惠渠漏斗絮凝排沙试验研究

在河源高含沙来水中加入絮凝剂，可促使来水中的细颗粒泥沙凝结成粗颗粒泥沙，然后通过已建成的排沙漏斗工程排除。文中结合泾惠渠灌区的工程实际，对絮凝剂的添加进行了试验研究，对解决灌区高含沙引水提供了一定的参考。     

螺旋流的形成和排沙效果试验

螺旋流是指呈螺旋形向前运动的副流。螺旋流具有较大的排沙能力,是解决渠首引水防沙和渠系泥沙的一种较好方式。通过在水槽内进行螺旋流形成的水流条件及排沙效果试验,得出如下几点认识:当近底层水流流速大于0.4m/s,佛氏数为0.7～0.9时,才有可能产生螺旋流;为提高螺旋流强度及其排沙效果,冲沙槽内应有一定水深,其比降应等于或略大于渠道比降;当冲沙槽与水流夹角为45°时,排沙效果最好。     

排沙涡管泄流量和泄流比之估算

由于排沙涡管具有排沙效率高、结构简单等优点，被用于电站或灌溉引水排除中粗颗粒泥沙。涡管泄流量大小决定着排沙量的多少。试验得知：当排沙涡管开口全部被水流淹没而形成满管流后，其开口长度和宽度对泄流量影响较小，涡管与水流方向的夹角对泄流量影响较大。本文通过实验和实例，说明了泄流量和泄流比的估算。