聯合排沙渠道的制作方法

本發明屬于水利工程中泥沙處理技術領域，具體涉及一種聯合排沙渠道。

背景技術：

在多沙河流引水灌區，渠系泥沙的控制與輸送問題一直是農田水利工程上的一個難題，這些灌區的各級引水渠道中常常會泥沙淤積嚴重，每年需要投入大量人力物力進行清淤工作。為了解決灌區引水渠道泥沙淤積問題，常用的二級泥沙處理設施主要有沉沙池、排沙渦管、排沙漏斗和自排沙廊道。沉沙池是目前我國大多數灌區采用的排沙方法，它通過增大過水斷面面積來降低水流流速，從而促使泥沙沉降下來。沉沙池對不同粗細泥沙和來水流量的適應能力強，排沙效果良好，在我國應用十分廣泛。然而沉沙池也存在占地面積大和運用年限短等弊端，目前我國多數灌區的上游地區已經基本上沒有可擴展的沉沙洼地，急需尋求灌區泥沙治理的新途徑。一些灌區利用了下游地區的洼地來修建沉沙池，但由于泥沙輸送距離較長，存在長距離輸送粗沙易淤積的問題，沉沙池上游渠道容易淤積嚴重。排沙渦管、排沙漏斗和自排沙廊道這些排沙設施在應用中均表現出很好的排沙效果，但是排沙渦管和排沙漏斗對來水來沙條件要求較為苛刻，而自排沙廊道只能處理已經淤積下來的泥沙，因此它們在水沙條件的適應范圍上具有一定的局限性。

技術實現要素：

針對上述的灌區引水渠道泥沙淤積問題，為了克服沉沙池占地面積大和運用年限短的弊端，同時保持沉沙池對水沙條件適應能力強的優點，本發明提供了一種聯合排沙渠道。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：

一種聯合排沙渠道，包括一個進水渠、兩個彎道和一個出水渠，所述彎道上游接所述進水渠，下游接所述出水渠；在所述進水渠位置設有磁化器以便磁化進水渠內的水流；在第一個彎道內設有一塊水平的穿孔板和一塊弧形的導流板，在此彎道的內側墻的底部位置開設一條細長的窄縫，在所述窄逢的下游設有一個輸沙廊道和一個旋流池，所述旋流池主要由池體、排沙底孔、溢流堰口、懸板、旋渦控制柱和回水渠所組成，所述懸板呈不規則圓環形，所述旋渦控制柱主要由若干個位于排沙底孔四周的柱體所構成；在第二個彎道內設有直線型的導沙坎，在此彎道的內側墻的底部位置開設扁平型的排沙口，在所述排沙口的下游設有排沙管。

優選的，所述兩個彎道的圓心角均為180°，所述彎道的橫斷面為矩形。

優選的，所述第一個彎道的半徑等于所述第二個彎道半徑的1.4倍。

優選的，所述窄逢的圓心角均為150°。

優選的，所述旋流池的池體底部是水平的。

本發明的有益效果在于：

1、本發明相對于沉沙池而言具有占地面積小、工程造價低和運用年限長的特點。

2、本發明的主要組成部分進水渠、彎道和出水渠均為渠道結構，對水沙條件適應能力強，與原有的引水渠道對接方便。

3、本發明能夠有效排除主要在渠道底部運動的容易淤積的粗顆粒泥沙，基本上不排除主要存在于上層水流的細顆粒泥沙，排粗送細，既能有效地減緩引水渠道泥沙淤積，又能將細顆粒泥沙送入農田以增加農田的肥力。

附圖說明

圖1是本發明的平面結構示意圖。

圖2是圖1的a-a斷面結構示意圖。

圖3是圖1的b-b斷面結構示意圖。

圖4是圖1的c-c斷面結構示意圖。

圖中：1—進水渠，2—磁化器，3—排沙管，4—懸板，5—旋流池，6—穿孔板，7—輸沙廊道，8—第一個彎道，9—導流板，10—出水渠，11—多進口排沙管，12—第二個彎道，13—導沙坎，14—回水渠，15—窄逢，16—旋渦控制柱，17—排沙底孔，18—溢流堰口，19—排沙口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1至圖4所示，進水渠1、出水渠10和兩個彎道(第一個彎道8和第二個彎道12)的橫斷面均為矩形，且三者的寬度相同，進水渠1在縱向上為直線型，起到平順水流的作用，在進水渠1位置設有磁化器2；在進水渠1和出水渠10之間設有兩個半圓環形的彎道，與進水渠1相連的第一個彎道8的半徑等于彎道寬度的2.2倍，與出水渠10相連的第二個彎道12的半徑等于彎道寬度的1.5倍；在第一個彎道8內設有一個圓心角為90°的圓弧形的導流板9，導流板9的高度等于彎道寬度的0.23倍；在第一個彎道8內還設有一個水平的半圓環形的穿孔板6，穿孔板6的高度與導流板9的高度齊平，穿孔板6的孔隙率為23％；在第一個彎道8的內側墻的底部位置開設一條細長的窄逢15，窄縫15的圓心角為150°，窄縫15的高度為彎道寬度的0.01倍；在窄逢15的下游設有一個輸沙廊道7和一個旋流池5，輸沙廊道7內為有壓流，輸沙廊道7的上游段呈弧線型，沿第一個彎道8的內側墻布置，輸沙廊道7的下游段呈直線型，與旋流池5的池體相切；旋流池5主要由池體、排沙底孔17、溢流堰口18、懸板4、旋渦控制柱16和回水渠14所組成，池體為圓柱形，其內徑等于彎道寬度的2倍，排沙底孔17位于池體底部的中心位置，其孔徑等于彎道寬度的0.1倍，排沙底孔17下游設有排沙管3，旋渦控制柱16位于排沙底孔17的四周，旋渦控制柱16主要由三根豎直放置的小圓柱所構成，懸板4距池體底部的高度等于彎道寬度的0.3倍，懸板4的外邊界與池體相連接，懸板4的內邊界由兩條不同半徑的圓弧形所構成，溢流堰口18的高度與懸板4的高度齊平，溢流堰口18下游連接一個回水渠14；在第二個彎道12內設有兩條直線型的導沙坎13，導沙坎13一端與第二個彎道12的外側墻相連接，一端接近于排沙口19，導沙坎13的高度等于窄逢15高度的2倍，排沙口19的數量與導沙坎13的數量一致，每個排沙口19對應的圓心角為20°，排沙口19的高度等于窄逢15高度的0.8倍，排沙口19下游設有一個多進口排沙管11。

工作時，灌區引水渠道的挾沙水流先被引入進水渠1，在這里利用磁化器2對挾沙水流進行磁化處理，以便增加泥沙的沉降速度，使得更多的泥沙聚集在渠道底層，從而更有利于后續的泥沙處理，當水流中泥沙較粗時也可以取消磁化處理這一步驟，以節省運行成本。挾沙水流通過進水渠1再進入第一個彎道8內，水流在彎道內會產生橫向環流，穿孔板6和導流板9可以幫助加強上述橫向環流，穿孔板6還有利于上層泥沙的沉降和下層泥沙的輸移，在彎道橫向環流的輸沙作用下渠道內底層泥沙向彎道內側(彎道凸岸)運移，并通過窄逢15和輸沙廊道7進入旋流池5。旋流池5起到二次水沙分離的作用，以降低本發明的耗水率，經過旋流池5處理后的較清水流通過回水渠14再流回到下游的引水渠道以資利用。旋流池5借鑒了排沙漏斗技術，為了克服旋流池5內自由表面旋渦的中心軸與旋流池池體的中心軸不重合的問題，設置了一套旋渦控制柱16，較好地解決了這一問題，使得旋流池5的排沙節水效果更好。水流經過第一個彎道8以后再被引入第二個彎道12，通過第二個彎道12、導沙坎13和排沙口19的共同作用進一步地排除渠道內殘留的粗顆粒泥沙。本發明采用兩個半圓環形的彎道分別與進水渠1和出水渠10相連接，保證了出水渠10內水流方向與進水渠1水流方向是一致的，并且進水渠1和出水渠10均為渠道結構，從而使得本發明與原有的引水渠道對接方便。

模型試驗

根據黃河中下游引黃灌區干渠和支渠泥沙淤積的實際情況，設定如下工況進行實驗：引水渠道渠底寬度為3m，流量為2m³/s，淤積泥沙的中值粒徑為0.2mm。物理模型按照重力相似準則設計，模型長度比尺選定為10，彎道寬度為0.3m，流量為6.3l/s，采用篩分后粉煤灰作為模型沙，粉煤灰密度為2.03g/cm³，粉煤灰中值粒徑為0.13mm。實驗時，在進水渠1上游均速投加粉煤灰，對出水渠10、回水渠14、排沙管3和多進口排沙管11流出水流的流量和含沙量進行測量，然后計算本發明的耗水率和排沙率。試驗結果表明，本發明對粒徑大于0.1mm的粗顆粒泥沙其排沙率在80％以上，本發明的耗水率在6％左右。試驗說明，本發明可以在較低的耗水率下大大地減輕引水渠道內的泥沙淤積情況。