水利工程定期冲洗式沉沙池泄空冲洗计算论文

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1、水利工程定期冲洗式沉沙池泄空冲洗计算论文.freelentationprofilevariationptyingflushinDayudusettlingbasin图2大禹渡沉沙池泄空冲洗排沙含沙量、流量过程线(原型观测时间1992.9.9)HydrographsoffloentconcentrationduringtheperiodofemptyingflushinDayudusettlingbasin沉沙池泄空冲洗的效果与淤积泥沙的物理特性有关。原型观测及模型试验资料表明，在淤沙尚未充分固结、干密度较小(这部分泥沙大多集中在池末端)，及时利用池内蓄水量

2、泄空排沙，排沙效果非常显著。据大禹渡、禹门口、阳武河等沉沙池原型观测和模型试验资料统计，沉沙池泄空冲洗过程中，平均排沙含量达200～500kg/m3，最高排沙含沙量可达700～1000kg/m3以上，可排出的沙量约占总淤积量的25%～50%，可见排沙效果显著。表1为大禹渡、阳武河、禹门口等沉沙池泄空冲洗原型观测和模型试验排沙效果的统计结果。表中阳武河沉沙池的排沙效果不明显，可能是由于淤积后放置一段时间才冲洗的原因。表1各沉沙池泄空冲洗排沙效果统计Sedimentdischargeeffectofemptyingflushinthesettlingbasin

3、s沉沙池名称观测条件池内总淤积量VZ(m3)泄空排沙量VC(m3)排沙量效果VC/VZ(%)观测时间大禹渡原型观测(1)11050687862.21992.9.9大禹渡原型观测(2)10046665966.31992.9.26阳武河原型观测200010051982.6.4禹门口模型试验(1)252073929.31983.10禹门口模型试验(2)244776031.11985.6～9禹门口模型试验(3)217568031.31986.6～9禹门口模型试验(4)239575531.51988.7～9注：禹门口沉沙池模型试验均为单厢试验3.2泄空冲洗计算3.2

4、.1水力学计算沉沙池泄空冲洗过程中，其泄空流量主要通过调节冲沙闸门开度来控制，闸门开度的选择应满足最大下泄流量不大于闸后排沙廊道设计过流能力的要求。当闸门开度一定时，泄空流量的大小与闸前水头大小有关，泄空开始时的流量较大，随着池内水位不断下降，泄空流量逐渐减小，并由闸孔出流过渡到堰流，此时，即可认为泄空冲洗基本结束。当闸门开度一定时，泄空流量可按闸孔出流计算，即(1)式中e为闸门开启高度(m)；b为单孔闸净宽(m)；n为闸孔孔数，一般n=1；H0为包括行近流速水头的闸前水头(m)；ε为垂直收缩系数；μ为闸孔自由出流的流量系数；σs淹没系数。泄空过程中各时段

5、平均流量可近似按下式计算，即Qcpj=Qi+Qi+1/2(2)式中Qcpj为j时段平均流量(m3/s)；Qi为由式(1)计算的泄空过程j时段初流量(m3/s)；Qi+1为由式(1)计算的泄空过程j时段末流量(m3/s)。泄空平均流量可近似按下式计算(3)式中Qcp为冲洗过程平均流量(m3/s)；Δtj为j时段长(h)；n为由泄空总历时划分的时段数。3.2.2泄空冲洗排沙量及历时估算(1)泄空排沙水流含沙量确定原型观测和模型试验资料表明，沉沙池泄空冲洗过程中的排沙含沙量是随水位下降的冲刷强度变化而变化，目前尚缺理论计算方法，设计中一般是通过模型试验或利用已

6、建沉沙池运行观测资料统计分析来确定的。笔者根据原型观测和模型试验资料，采用泄空过程中冲洗流量与含沙量变化加权平均法，进行沉沙池泄空冲洗过程平均含沙量统计计算，即(4)式中Scp为冲洗过程平均排沙含沙量(kg/m3)；Sj为j时段平均排沙含沙量(kg/m3)。由大禹渡、禹门口、阳武河等沉沙池3次原型观测和4次模型试验资料统计分析得到沉沙池泄空冲洗平均排沙含沙量为200～500kg/m3，统计成果见表2。表2各沉沙池泄空冲洗平均排沙含沙量统计Meansedimentconcentrationdischargedbyemptyingflushinthesettl

7、ingbasins沉沙池名称观测条件平均排沙含沙量(kg/m3)最大排沙含沙量(kg/m3)观测时间大禹渡原型观测(1)5009001992.9.9大禹渡原型观测(2)4608001992.9.26阳武河原型观测2004001982.6.4禹门口模型试验(1)2806701983.10禹门口模型试验(2)2806001985.6～9禹门口模型试验(3)2507001986.6～9禹门口模型试验(4)2848731988.7～9(2)泄空排沙量和历时计算泄空冲洗的排沙量为泄空前池内静水位以下水量在泄流过程中可带出的淤沙体积。设池内淤积洲面以上至静水位间的水量

8、为V3)；γ′s为可排出的淤积泥沙干密度(t/m3)；Scp为泄空