沉沙池几种计算方法应用探讨.pdf

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1、中国农村水利水电·2013年第1期129文章编号：1007—2284(2013)01—0129—03沉沙池几种计算方法应用探讨洪振国(云南省水利水电勘测设计研究院，昆明650021)摘要：在无调节的多泥沙河流引水，为了防止水中有害的或过多的泥沙进入渠道，减少渠道淤积或水轮机、水泵的磨损，常修建设计沉沙池。沉降率是沉沙池设计的主要控制指标，对控制沉沙池设计尤为重要。目前国内外泥沙沉降率的计算有准静水沉降法、超饱和输沙法和沉降概率法3种。结合实际工程应用和体会，找出了沉沙池设计规范中的不足，指出应重视沉降率的计算。关键词：沉沙池；泥沙；沉降率中图分类号：TU991．23

2、1文献标识码：B(2)各粒径组泥沙的平均沉速计算：1按准静水沉降法计算一(col1)。’(3)准静水沉降法是对泥沙在静水沉降速度修正得到泥沙沉式中：为某粒径组泥沙的平均沉速；蛳为粒径组下限粒径沉降速度，用泥沙的沉降速度来确定沉沙池各断面含沙量、级配速㈨+为粒径组上限粒径沉速。及长度。沉沙池的长度尺寸采用重力理论计算，沉降泥沙颗粒(3)分组沉降率计算公式为：一的最小粒径正好在沉沙池的末端沉降下来的长度。T一)(1)静水沉降法指在不考虑水流紊动作用影响时，假定水式中：r／i为计算段某粒径组泥沙分组降率；V为计算段平均流流的平均流速不变，泥沙颗粒在水流和自身重力作用下，将

3、沿线下沉。实际上沉沙池内水流的流速并不是常数，又由于沉沙速；H为计算段平均水深。池内水流有紊动作用，紊流强度越靠近底部越大，所以泥沙下(4)大于第粒径组泥沙沉降率为：沉的轨迹并不是直线而是曲线。考虑上述影响，必须对静水沉孕△P孕一降法进行修正，将计算长度乘以一个紊动修正系数K，就得到用准静水沉降法计算沉沙池工作长度公式。式中：△P。；为沉沙池进口断面某粒径组泥沙的重量百分数。L—KHU／(1)2超饱和输沙法计算式中：K一1．2～1．5；Hp为池厢首端的工作水深；U为池厢首端流速；为泥沙计算粒径的沉降速度。超饱和输沙法又分为一维流超饱和输沙法和二维流超饱(2)沉沙池内

4、的含沙量变化计算采用准静水沉降法，先把和输沙法。在沉沙池水流中，由于平均流速比较小，水流挟沙沉沙池内的泥沙根据粒径大小分为几组，假设含沙量沿垂线均力很低，因而沉沙池内挟沙水流处于超饱和状态，水流挟沙力匀分布，研究第i粒径组泥沙时，可以计算出池段长度X处沙小于水流实际含沙量，这样达到了沉沙的效果。由于沉沙池内量变化[：泥沙沿程变化的规律与超饱和输沙法所表达的函数关系几乎S一So[1一x／(HU)](2)接近，在实践沉沙池设计中经常应用。式中：So为某一计算断面进口处第i粒径组泥沙的含沙量；S一维流超饱和输沙法计算公式简单，只考虑悬移质泥沙超为某一计算断面出口处第i粒径

5、组泥沙的含沙量。饱和输沙特点的计算方法。且比较适用于在我国多泥沙河流上可以用来计算沉沙池沉降率计算，我国现行《水利水电工程收稿日期：2012—07—16作者简介：洪振国(1976一)，男，工程师，主要从事水工建筑物设计。沉沙池设计规范》就是采用此方法。E—mail：402897694@qq．corn。恢复饱和系数a为一维流超饱和输沙法中关键性的因素，130沉沙池几种计算方法应用探讨洪振国恢复饱和系数定义为河底含沙量与垂线平均含沙量的比值，它得出的简化公式，而实际上，水流挟沙力是否应该忽略，以及在体现了水流对泥沙向上紊动扩散作用和本身受重力作用的相什么条件下应该忽略也

6、是值得探讨的问题。国内采用在不考互关系，动水中泥沙颗粒影响沉降特性。根据有关文献及实际虑水流挟沙力的情况下得出的简化的一维流超饱和输沙法公检测可知，恢复饱和系数a与水深、水流摩阻流速U及泥沙沉式，实际上，水流挟沙力是否应该忽略，以及在什么条件下应该速等有关。从理论上讲，恢复饱和系数a是大于1的系数，忽略也是值得探讨的问题。当比值s／sc

7、流挟恢复饱和系数a随着时空条件的变化而变化，是在边界条件下沙力与进口含沙量之比值小于0．2时，均可以不考虑水流挟沙和水流条件对泥沙沉浮的综合反映。因此，必须结合实测资力的影响，采用一维流超饱和输沙法计算沉沙池泥沙沉降率。料，分区域进行计算。对于二维流超饱和输沙法，国内外学者也做了大量的工(1)处理悬移质泥沙粒径较细的水利工程沉沙池可用下式作，但由于方程结构的复杂性，即使在均匀流条件下，也必须经进行分段恢复饱和系数计算：过较多简化，并做许多假定才能得出解析解，这样，实际应用起一，、-O62来就很不方便，并且精度也很难保证，所以目前该方法在沉沙a一6．64X10。f