悬移质分选沉降及其在工程上的应用论文

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1、悬移质分选沉降及其在工程上的应用论文摘要：悬移质泥沙占河流输沙的大部分，由于泥沙的重力作用及水流的紊动混掺的双重作用，悬移质沿垂线的分布呈上稀下浓、上细下粗的规律。在水流的不平衡输沙条件下，超饱和水流中必然有一部分泥沙沉降落淤，其中较粗的泥沙必然率先沉降，较细的泥沙仍随水流悬浮前进。不同粒径的泥沙有不同的沉降距离，利用悬移质的这种分选沉降规律，可以预报水库淤积的形态及位置.freel，LB=32.6m、LC=64.2m。F组d0.05mm，认为不会沉降，不加处理，现只计算D、E二组的分流比和排沙比。计算结果列入表2。表1悬

2、移质分组表分组号ABCDEF粒径范围(mm)1.5～1.01.0～0.50.5～0.250.25～0.10.1～0.050.05所占比例(%)312.532.53212.57.5表2悬移质涡管排沙的分流比和排沙比ξ分流量分流比%排沙比（%）EIqξR=qξ/qΔqSD/qSDΔqSE/qSEΔqΣS/qΣS0.050.032q3.237.05.526.40.100.072q7.255.812.440.60.150.115q11.565.616.749.60.200.161q16.172.825.356.5由表2可见，任一相

3、对水深的排沙比都大于相应分流比，而且ξ越小（即越接近渠底），相差倍数越大。同一ξ下，粒径越大，排沙比也越大。例如，当ξ=0.1时，分流比R=7.2%，D组泥沙排沙比ED=55.8%，E组泥沙的排沙比EE=12.4%。若A、B、C三组泥沙的排沙比定为100%，F组泥沙的排沙比为7.2%（同分流比），按加权法可计算出总的排沙比为：E=ΣpiEi=3×100%+12.5×100%+32.5×100%+32×55.8%+12.5×12.4%+7.5×7.2%=67.9(%)总排沙比E=67.9%已不算小，而其中d0.25mm的粗

4、、中沙占了近50%，对灌溉渠道、水电站及工业用水都是十分有利的。由于水流的紊动作用，泥沙的运动具有随机性质，分选沉降现象不可能像计算的那样，将各组截然分开。某些较小的粒径可能被排掉，某些粒径较大的泥沙也有部分保留下来，但其所占比例是不大的。表2是按二元流条件下计算出来的，如果是梯形断面渠道，底部缩窄，含沙量在底部集中，更有利于从底部排沙。此外，如果渠道中流速太大，可局部扩大渠段断面，减小流速，以利泥沙沉降。水库中三角洲淤积及锥体淤积，也是悬移质分选沉降的结果，为了减少库容损失，已研究出了许多水库排沙减淤的有效方法4，其中在

5、汛期实行低水位运用，定出汛限水位，使入库泥沙的分选沉降更趋于坝前，淤积三角洲整体下移，便于水力冲刷排沙出库。没有沉降下来的泥沙，到达坝前后也会分选沉降，使表层水变清，底层水含沙浓度增大。大型水利水电枢纽中都布置有排沙底孔，可以把高浓度的底部含沙水流排出库外，减少淤积。水电站的进水口布置在大坝的较高处，将排沙孔设在进水口的下边，排除进口附近的泥沙，保持进水口的门前清。引黄渠系中泥沙颗粒很细，分选沉降距离很远，在灌区设沉沙条渠沉降泥沙，一条条渠淤满后改作农田，用另一条条渠处理泥沙。表3电厂引水渠中悬移质分选沉降试验结果取样地点

6、泥沙粒径（mm）d10d50d90进口0.02180.0840.491#涡管出口0.080.201.102#涡管出口0.040.1350.475末端渠底0.0250.1290.2454工程应用实例4.1某火力发电厂引水渠中泥沙的分选沉降及涡管排沙效果试验某火力发电厂冷却用水从东岸大渠引水，东岸大渠为衬砌渠道。纵坡i=0.8～1.2%，设计流速v=4.5m/s，汛期含沙量1～5kg/m3，最大含沙量可达10kg/m3，泥沙粒径d=0.005～1.5mm，d50=0.15mm，电厂引水渠设计流量Q=25m3/s，b=5.0m，

7、i=0.00482，m=2，渠道全长530m。由于引水渠经常处于壅水运用状态，泥沙淤积严重。为解决此问题，进行了水力模型试验。模型比尺1∶20。根据悬移质沿程分选原理，在离进水口8.4m及15.8m处各布置一道排沙涡管，在进口处加沙。在两涡管出口及尾门处渠底（距进口20m）取样分析，得出以下结果(见表3)。由表3可见：1.泥沙沿程分选现象明显,下游泥沙各代表粒径均小于上游(进口处除外)。2.涡管出口及末端渠底泥沙中值粒径d50均大于进口泥沙的d50，可见涡管排沙效果好。4.2金沟河渠首电站涡管排沙式沉沙池渠首电站是金沟河上

8、的最上一级电站,为径流引水式。金沟河是山溪性河道，坡陡流急，泥沙量大粒粗。其中推移质已在渠首及引水渠0+125处用排沙涡管加以处理。悬移质最大粒径dmax=1.0mm,.freelm需要在沉沙池加以处理。沉沙池为一扩大了的梯形断面渠道，长54m，在池底分设7道排沙涡管，用来排除分选沉落到池底的悬移质。经