水利工程沉沙池泥沙沉降计算方法分析与验证

介绍了水利工程沉沙池泥沙沉降计算方法,并结合实例对各种方法进行了分析验证。结果表明:采用准静水沉降法计算的泥沙分组沉降率与实测分组沉降率存在明显的偏差;泥沙颗粒平均粒径范围为0.175～0.570 mm、含沙量为0.25～1.00 kg/m3时计算泥沙沉降采用沉降概率法较为合适;二度流超饱和输沙法假设流速和扩散系数沿垂线方向为常数,但沉沙池中泥沙沿垂直分布为紊流且为不均匀流,因此该法存在缺陷;一度流超饱和输沙法考虑挟沙水流超饱和和水流向上紊流的特点,将悬移质泥沙粒径按大于或小于0.25 mm分别进行计算,其沉降率计算值与实际观测值非常接近,便于实际应用。     

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。     

沉沙池分时段法泥沙沉降率计算研究

目前国内沉沙池的泥沙沉降率计算有准静水沉降法计算与超饱和输沙法计算两种,这两种计算理论还没有建立起具有普遍意义的水流泥沙运动函数关系。同时泥沙沉降率计算得到泥沙沉降率是判别沉沙池的长度、宽度和底坡是否的合理的重要依据,因此有必要对沉沙池的沙沉降率计算方法进行改进。通过应用E.A查马林教授的经验公式得到分时段法沉降率计算,并通过准静水沉降法和超饱和输沙法两种方法对比论证。结果表明:分时段沉降率法计算得到的泥沙沉降率与准静水沉降法和超饱和输沙法计算基本一致,误差不超过5%,说明分时段沉降率法是可行的。分时段沉降率法计算得到的水流泥沙运动规律与沉沙池运行宏观分析结果相同,因此模拟沉沙池的水流泥沙运动情况是可行的。     

沉沙池超饱和输沙法恢复饱和系数研究

恢复饱和系数αi是一度流超饱和输沙法计算的重要参数之一,理论分析和实测资料表明,αi值与泥沙分组平均沉速ωi、摩阻流速U、池段平均水力坡度J等因素有关,是一个变幅较大的系数。用实测资料建立的αi值计算公式,其泥沙粒径范围为d=0.005～0.25mm,基本覆盖了黄河及长江中下游地区的泥沙粒径。在缺少相似已建沉沙池水流和泥沙特征实测资料条件下,且悬移质泥沙粒径d<0.25mm时,可用式(13)进行αi值计算。     

有压隧洞内沉沙池泥沙沉降特性研究——以尼泊尔尼亚迪水电站为例

目前国内水电工程的沉沙池大都为布置于枢纽首部的无压式地面沉沙池,实际工程中限于地形地质条件,在有压式隧洞内设置沉沙池可能更加经济合理。以尼泊尔尼亚迪水电站有压隧洞内沉沙池为例,采用一度流超饱和输沙法对有压隧洞内沉沙池泥沙沉降特性进行了计算分析。结果表明:在设计条件下,进入水轮机发电水中总含沙量为0.625 kg/m3,其中粒径不小于0.2 mm的泥沙含量为0.062 5 kg/m3,大于等于设计沉降粒径的泥沙沉降率为84.55%。分析结果证明有压式隧洞内设置沉沙池可实现沉降悬移质泥沙的功能,可为其他工程有压隧洞内沉沙池的设计提供参考。     

某水电站定期冲洗式沉沙池设计研究

依据某水电站的泥沙资料,提出本工程定期冲洗式沉沙池的设计过程,通过初拟沉沙池的主要控制尺寸,计算沉沙池的泥沙沉速,并逐时段分段的计算沉沙池的水力参数及泥沙沉降率、泥沙淤积及冲洗等一系列参数,为电站的定期冲洗式沉沙池设计提供有力依据。     

沉沙池设计中确定泥沙沉降率综合系数α的方法

在水利工程沉沙池的设计中，常采用的计算泥沙沉降的方法为一度流超饱和输沙法。泥沙沉降率的计算最关键的问题之一是要确定综合系数α值。通常，把α值近似视为常数，或虽采用一些经验公式，但只适合某些特殊情况。在一般情况下，α值与泥沙沉速、水深、摩阻流速等有关，是一个变值。笔者根据山东省打渔张灌区第５条渠的实测资料，采用多元回归分析法，推求出求α值的经验公式。并通过进行方差分析和对回归方程显著性的判断，以及用实测资料对α值验证计算比较后，认为采用多元回归分析法确定沉沙池泥沙沉降率综合系数α值的经验计算公式是可行的，可以满足设计要求。     

定期冲洗式沉沙池泥沙沉降特性分析

以黄河东城提水工程首部的定期冲洗式沉沙池为研究对象,应用一维超饱和输沙法计算了泥沙的沉降历时,分析了泥沙恢复饱和系数、极限吸出高度、出池含沙量等泥沙沉降特性。结果表明:①泥沙恢复饱和系数随泥沙粒径的增大呈指数递减趋势,工作段上游泥沙恢复饱和系数随沉降历时呈指数递减趋势,工作段下游恢复饱和系数随沉降历时呈线性减小趋势;②随着沉沙池的运行,出池泥沙粒径逐渐变大,淤积泥沙粒径则逐渐变小;③在沉沙池运行期内,溢流堰极限吸出高度随沉降历时呈线性递减趋势;④溢流堰前分组含沙量参考点的相对水深均小于0.5;⑤在0～0.500 mm泥沙粒径范围内,出池平均含沙量参考点的相对水深与泥沙粒径呈对数递增。     

定期冲洗式沉沙池泥沙沉降特性分析

以黄河东城提水工程首部的定期冲洗式沉沙池为研究对象,应用一维超饱和输沙法计算了泥沙的沉降历时,分析了泥沙恢复饱和系数、极限吸出高度、出池含沙量等泥沙沉降特性。结果表明:①泥沙恢复饱和系数随泥沙粒径的增大呈指数递减趋势,工作段上游泥沙恢复饱和系数随沉降历时呈指数递减趋势,工作段下游恢复饱和系数随沉降历时呈线性减小趋势;②随着沉沙池的运行,出池泥沙粒径逐渐变大,淤积泥沙粒径则逐渐变小;③在沉沙池运行期内,溢流堰极限吸出高度随沉降历时呈线性递减趋势;④溢流堰前分组含沙量参考点的相对水深均小于0.5;⑤在0～0.500 mm泥沙粒径范围内,出池平均含沙量参考点的相对水深与泥沙粒径呈对数递增。     

灌溉沉沙池泥沙设计标准研究

灌溉沉沙池的设计标准是沉沙池设计的重要依据，包括入池和出池泥沙设计标准，内涵含沙量和级配两个指标。确定入池设计标准时，宜以引水期分析统计得到的具有代表性的入池泥沙特征值作为设计值。自流灌溉沉沙池出池含沙量的控制，应以干、支渠不产生淤积为标准，平原区沉沙池取值可低些，可以2～7kg／m^3作参考；山区沉沙池取值可高些，可以12～50kg／m^3作参考。泵站沉沙池出池含沙量应综合考虑泵站扬程、泥沙粒径对水泵磨损的影响，并结合下游干、支渠挟沙力要求，通过论证后确定。灌溉沉沙池出池泥沙粒径宜控制在小于0．05mm以下，O．05mm以上粒径的泥沙沉降率可取80％～85％。