雙層消能集沙渠道制造技術

雙層消能集沙渠道，包括流道，流道一端與沉沙池接通，沉沙池截面積大于流道截面積，在流道內依次設有隔板、降板、孔板和挑流坎，降板與孔板連接的一端向下傾斜，在流道另一端連接有導沙坎和攔沙底坎。本實用新型專利技術通過消能措施以集中收集河道中的泥沙，達到凈化水體、降低由于泥沙問題帶給環境的危害、提高水利樞紐效能。能。能。

【技術實現步驟摘要】
雙層消能集沙渠道


[0001]本技術專利屬于水利水電工程中的新型消能集沙
，特別涉及一種適用于大中型水利工程前、多沙河流中上游、山洪多發區河流下游，也可廣泛用于各種沉沙沉石，凈化大粒徑懸濁質水體場合。

技術介紹

[0002]目前，河流泥沙如何正確高效處理從而凈化水體，減少由泥沙所帶來的各種危害是水利工程里面一個難度較大且至關重要的問題。在研究泥沙隨著水流流速的變化在不同位置沉積的過程發現，由于水體過流情況復雜，從而導致泥沙無法在一個地方統一沉積，產生清理泥沙復雜且困難的問題。同時由于泥沙粒徑小，傳統攔污結構無法將其攔住，以至于其可進入水利工程設施中，并導致水利工程設備的磨損問題。
[0003]正確認識沙石和沙石危害的類型及成因機制，并且相應的進行處理，對維持區域經濟發展、提升人們的生活水平有著十分重大的意義。因此，正確且高效的收集泥沙，凈化水體顯得尤為重要。
[0004]綜上所述，提供雙層消能集沙渠道，可以有效解決河流泥沙問題。

技術實現思路

[0005]本技術的目的在于針對當前河流泥沙問題提出雙層消能集沙渠道，通過消能措施以集中收集河道中的泥沙，達到凈化水體、降低由于泥沙問題帶給環境的危害、提高水利樞紐效能。
[0006]為了解決上述問題，本技術的技術方案為：雙層消能集沙渠道，包括流道，流道一端與沉沙池接通，沉沙池截面積大于流道截面積，在流道內依次設有隔板、降板、孔板和挑流坎，降板與孔板連接的一端向下傾斜，在流道另一端連接有導沙坎和攔沙底坎。河道中含有泥沙的水流進入流道，進入流道水流分別從隔板上方和隔板下方通過，隔板上方水流為無壓水流，隔板下方水流為有壓水流，有壓水流經降板后加速從孔板流出與無壓水流交匯，實現水流的第一次消能，接著交匯水流經過挑流坎變成紊流后，完成水流的第二次消能，最后水流進入沉沙池第三次消能后，水流中泥沙在沉沙池內沉淀。
[0007]本技術的有益效果為：
[0008]1. 在渠道進口前，設計一道攔沙底坎，使得河中大部分沙石在攔沙底坎處堆積后順著攔沙底坎處的水流進入雙層消能集沙渠道，有效解決現有工程中收集泥沙難的問題。
[0009]2.由隔板在流道內設置一定長度的雙層結構，通過流速差從而在孔板處產生涌流現象使得水體進行第一次消能。通過實驗得出，涌流消能的消能效率在35%
?
45%之間。
[0010]3.當水流通過帶孔隔板之后，在挑流坎處產生多次水躍與水跌，使得水體由層流變成紊流，從而進行第二次消能。通過實驗得出，挑流消能的消能效率15%
?
20%之間。
[0011]4.綜合兩次消能，本技術的消能效率在50%
?
65%之間。在多次消能之后，水流流速變緩，使得泥沙沉淀在預先設好的沉沙池當中，從而達到集中處理泥沙，凈化水體，保
護水利工程設備的安全運行的效果。
附圖說明
[0012]下面結合附圖對本技術做進一步的說明：
[0013]圖1為本技術的立體結構示意圖，
[0014]圖2為本技術的剖面結構示意圖，
[0015]圖3為本技術關于攔沙底坎的立體結構示意圖。
[0016]圖中：攔沙底坎1、導沙坎2、流道3、隔板4、降板5、孔板6、挑流坎7、集沙池8、沖沙管9、閘門10、沉沙池11。
具體實施方式
[0017]如圖1到3所示，雙層消能集沙渠道，包括流道3，流道3低于原河道或與原河道齊平，流道3一端與沉沙池11接通，沉沙池11截面積大于流道3截面積，在流道3內依次設有隔板4、降板5、孔板6和波浪形的挑流坎7，降板5與孔板6連接的一端向下傾斜，在流道3另一端連接有導沙坎2和攔沙底坎1，沉沙池通過多根沖沙管9與集沙池8連通。
[0018]本雙層消能集沙渠道適用多種地形條件的河道，若河道有天然彎道條件，則在河道凸岸處開鑿沖沙閘，利用地勢與水流的流態原理，將大部分泥沙引入本雙層消能集沙渠道，若無天然彎道或者有利地形，則在建造導沙坎2和攔沙底坎1平順的將含有大量泥沙的水引入雙層消能集沙渠道。
[0019]河道中含有大量泥沙的水流通過攔沙底坎1引導，水流進入流道3，進入流道3水流分別從隔板4上方和隔板4下方通過，隔板4上方水流為無壓水流，隔板4下方水流為有壓水流，無壓水流流速相對較緩，有壓水流最先是平順的流入隔板4下方流道，經過降板5后，水流過水斷面面積減小，由水流的連續性方程Q=AV得知，當過水斷面面積減小、流量不變時，水流流速加快。因此有壓水流從孔板6上各孔洞涌出后會形成一股涌流，對上層無壓水流造成沖擊，從而削弱上層水流能量，實現第一次消能。
[0020]經過第一次消能后的水流通過挑流坎7，水流從挑流坎7上流過時，水流多次的水躍與水跌，從而讓水流實現第二次消能，經過第二次消能后的水流進入沉沙池11，由于沉沙池11截面積大于流道3截面積，因此能夠對水流進行第三次消能，同時泥沙沉淀在沉沙池11當中。
[0021]當沉沙池11中的泥沙累積到一定量的時候，就可以打開沖砂管上的閘門10，利用水流將泥沙經沖沙管9，沖至集沙池8中，收集到的泥沙可以利用在各類工程行業當中，從而減少對人工挖沙的需求。達到減少人工挖沙的工作量，同時達到凈化水體與資源再利用的作用。
[0022]降板5與水平面之間的夾角在45
°??
60
°
之間。由于需要產生涌流消能現象，必須使得下層水流流速大于上層水流流速，因此45
???
60
°
可以更好的保證下層水流速度大于上層水流，且不產生較大水頭損失。同時角度為45
?
60
°
時的水流較為平順，可以減少對渠道的沖刷。
[0023]如圖3所示，攔沙底坎1的橫斷面呈上窄下寬狀，且其縱向整體布局承弧形分布， 其在平面上斜向或者彎向布置的角度與進水口的布置位置有關，應當結合工程實際情況分
析決定。
[0024]導沙坎2的高度應遵循公式H=D410θ
1.5 (其中H為導沙坎2凈高，D為泥沙代表粒徑)。有利于含有大量泥沙的水流平順的導入河道，同時上窄下寬狀的橫斷面導沙坎2有利于施工便利同時能提高使用時的穩定性。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.雙層消能集沙渠道，其特征在于：包括流道（3），流道（3）一端與沉沙池（11）接通，沉沙池（11）截面積大于流道（3）截面積，在流道（3）內依次設有隔板（4）、降板（5）、孔板（6）和挑流坎（7），降板（5）連接孔板（6）一端向下傾斜。2.根據權利要求1所述的雙層消能集沙渠道，其特征在于：在流道（3）另一端連接有導沙坎（2）和攔沙底坎（1）。3.根據權利要求2所述的雙層消能集沙渠道，其特征在于：所述攔沙底坎（1）橫斷面為上窄下寬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱曉明，劉丹丹，龔鳴，吳振超，吳振宇，吳雙，郭津良，喬娟，張立仁，曾娟，
申請(專利權)人：三峽大學科技學院，
類型：新型
國別省市：