旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,分析了其截沙率变化规律.结果表明,当来流条件改变时,旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化,在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下,旋流排沙渠道的排沙量减小,余沙量增加,其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显,最大变幅为16.3％.不同水沙条件下0.075～0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异,且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主,而粒径>0.315～3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小.排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加,而随流速的增加而减少,但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6％.在渠道下游设置挡水板后,旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升,提高了粒径>0.16～0.315 mm泥沙的排除效果,与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点,改善了排沙洞内的泥沙淤积问题.旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果,能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙(在不同水沙条件下最小截沙率为76.9％),从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响,因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性.该研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性,成果可为其在工程中的设计和应用提供参考.

泥沙;试验;旋流排沙渠道;截沙率;排沙;余沙;淤沙

南军虎;汪超群;李伟;高欢;陈垚;代江龙;陶然;马康宁

兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州 730050

农业工程学报

[1]南军虎;汪超群;李伟;高欢;陈垚;代江龙;陶然;马康宁-.旋流排沙渠道排沙特性试验)[J].农业工程学报,2022(14):127-135

余沙

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