射流冲吸泥装置形成的人工异重流研究

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1、第16卷第5期水利科技与经济Vo1．16No．52010年5月WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomyMay．，2010射流冲吸泥装置形成的人工异重流研究杨勇，陆宏圻，鲁立三(1．黄河水利科学研究院，郑州450003；2．武汉大学动力与机械学院，武汉430072)[摘要]提出了利用射流泵冲吸库底泥沙，形成人工异重流的原理及设计计算理论。结合小浪底水库清淤，对射流泵冲吸泥装置进行了模拟试验研究，并对其产生的人工异重流，进行了分析计算。[关键词]小浪底水库；射流泵；人工异重流[中图分类号]TV136．2[文献标识码]A[文章编

2、号]1006—7175(2010)05—0484—03StudyonArtificialDensityFlowbyUseofJetPumpDevicesYANGYong，LUHong—qi，LULi—san。(1．YellowRiverWaterResourcesResearchInstitute，Zhengzhou450003，China；2．WuhanUniver—sity，PowerandMechanicalCollege，Wuhan430072，China)Abstract：Theprincipleanddesigntheoryofartificialdensity

3、flowispresentedbyuseofjetpumpdevicestoclashandsuctionsandatthebottomofreservoir．CombinationofdredgingXiaolangdiRes—ervoironthejetpumpdevicessimulationteststudies，theanalysiscalculationofartificialdensityflowiScarriedout．Keywords：jetpump；artificialdensityflow；XiaolangdiReservoir淤积面上形成冲坑，泥浆射

4、流引射开挖冲坑断面上的浑0引言水，形成异重流Q。这个过程从坝前开始，向上游进行目前，我国北方地区很多大中型水库，特别是黄河小溯源冲刷，库底冲坑则向上游延伸成为渠槽，同时射流泵浪底水库，由于泥沙淤积，有效库容减少，使用寿命降低。装置产生泥浆的人工异重流，在该渠槽内向坝前运行。由于水库泥沙淤积量大，一般的清淤方法，费时费力。射为了连续生产，射流泵装置运行到上游后，再回到已开出流泵装置具有结构简单、工作可靠、耐磨损、不受水深限的渠槽下端作业。随着人工异重流的产生，渠槽断面增制等优点。根据国内外工程实践经验。，提出了在水库大，当该断面与临界水沙条件不适应时，射流泵装置则移水下，利用

5、射流泵冲吸库底泥沙，形成人工异重流，将泥动到新位置重新作业J。沙输移到坝前，经排沙洞排到下游。1工作原理射流泵冲吸泥装置由喷嘴、吸人室、喉管、扩散管及冲砂喷头等组成(图1)。其工作原理是：从船上清水泵来的压力工作水Q。+Q，分别通过冲砂喷头及喷嘴，前者将库底泥沙冲成泥浆，后者通过喷嘴形成高速射流，在吸人室内产生压差，将泥浆吸入，水射流与泥浆在喉管内混图1工作原理图合，通过扩散管喷出，在水下形成泥浆射流Q，同时也在[收稿日期]2009—11—10[基金项目]水利部公益性科研专项项目(200701040)；黄河防汛科技项目：小浪底水库泥沙处理关键技术研究[作者简介]杨勇(197

6、2一)，男，河南洛阳人，高级工程师，博士研究生，主要从事水利量测的研究；陆宏圻(1937一)，男，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要从事喷射技术理论及应用研究；鲁立三(1982一)，男，陕西富平人，助理工程师，学士．-——484-——杨勇，等：射流冲吸泥装置形成的人工异重流研究第5期2设计理论过喷嘴的工作液体体积流量之比；压力比：==2．1水流泥沙运动的一维恒定非均匀流的基本等：射流泵压力与射流泵的工作压力之比；面方程积比m=：射流泵喉管截面积与喷嘴出口过流面积2．1．1水流连续方程之比；吸人容重比=：为射流泵吸入泥浆容重与票df+d‘：0工作水容重y。之比。式中A为过水断

7、面的面积；Q为流量；g2为侧向流量；q>0为人流，q。<0为分流；为沿流程坐标；t为时间。2．2．3冲刷量计算(1)破土射流打击力。计算公式为：2．1．2水流运动方程啬()+gA(O_Z+u=0(2)P=(f／靠40．+730，Po(0．1MPa)(9)式中Z为水位；U为侧向流动的流速在主流方向的分量；P0：0．2(半)(()．1MPa)(10)‘，为能坡；g为重力加速度。式中L为射流射程，m；d为喷嘴出口断面直径，m；Ho为2．1．3悬移质泥沙连续方程冲泥喷嘴前水头，In。+K(2)冲坑深度]。计算公式为：s。B