本發(fā)明屬于水利工程中泥沙處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)合排沙渠道。

背景技術(shù)：

在多沙河流引水灌區(qū)，渠系泥沙的控制與輸送問題一直是農(nóng)田水利工程上的一個難題，這些灌區(qū)的各級引水渠道中常常會泥沙淤積嚴(yán)重，每年需要投入大量人力物力進(jìn)行清淤工作。為了解決灌區(qū)引水渠道泥沙淤積問題，常用的二級泥沙處理設(shè)施主要有沉沙池、排沙渦管、排沙漏斗和自排沙廊道。沉沙池是目前我國大多數(shù)灌區(qū)采用的排沙方法，它通過增大過水?dāng)嗝婷娣e來降低水流流速，從而促使泥沙沉降下來。沉沙池對不同粗細(xì)泥沙和來水流量的適應(yīng)能力強(qiáng)，排沙效果良好，在我國應(yīng)用十分廣泛。然而沉沙池也存在占地面積大和運(yùn)用年限短等弊端，目前我國多數(shù)灌區(qū)的上游地區(qū)已經(jīng)基本上沒有可擴(kuò)展的沉沙洼地，急需尋求灌區(qū)泥沙治理的新途徑。一些灌區(qū)利用了下游地區(qū)的洼地來修建沉沙池，但由于泥沙輸送距離較長，存在長距離輸送粗沙易淤積的問題，沉沙池上游渠道容易淤積嚴(yán)重。排沙渦管、排沙漏斗和自排沙廊道這些排沙設(shè)施在應(yīng)用中均表現(xiàn)出很好的排沙效果，但是排沙渦管和排沙漏斗對來水來沙條件要求較為苛刻，而自排沙廊道只能處理已經(jīng)淤積下來的泥沙，因此它們在水沙條件的適應(yīng)范圍上具有一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述的灌區(qū)引水渠道泥沙淤積問題，為了克服沉沙池占地面積大和運(yùn)用年限短的弊端，同時保持沉沙池對水沙條件適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點，本發(fā)明提供了一種聯(lián)合排沙渠道。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

一種聯(lián)合排沙渠道，包括一個進(jìn)水渠、兩個彎道和一個出水渠，所述彎道上游接所述進(jìn)水渠，下游接所述出水渠；在所述進(jìn)水渠位置設(shè)有磁化器以便磁化進(jìn)水渠內(nèi)的水流；在第一個彎道內(nèi)設(shè)有一塊水平的穿孔板和一塊弧形的導(dǎo)流板，在此彎道的內(nèi)側(cè)墻的底部位置開設(shè)一條細(xì)長的窄縫，在所述窄逢的下游設(shè)有一個輸沙廊道和一個旋流池，所述旋流池主要由池體、排沙底孔、溢流堰口、懸板、旋渦控制柱和回水渠所組成，所述懸板呈不規(guī)則圓環(huán)形，所述旋渦控制柱主要由若干個位于排沙底孔四周的柱體所構(gòu)成；在第二個彎道內(nèi)設(shè)有直線型的導(dǎo)沙坎，在此彎道的內(nèi)側(cè)墻的底部位置開設(shè)扁平型的排沙口，在所述排沙口的下游設(shè)有排沙管。

優(yōu)選的，所述兩個彎道的圓心角均為180°，所述彎道的橫斷面為矩形。

優(yōu)選的，所述第一個彎道的半徑等于所述第二個彎道半徑的1.4倍。

優(yōu)選的，所述窄逢的圓心角均為150°。

優(yōu)選的，所述旋流池的池體底部是水平的。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明相對于沉沙池而言具有占地面積小、工程造價低和運(yùn)用年限長的特點。

2、本發(fā)明的主要組成部分進(jìn)水渠、彎道和出水渠均為渠道結(jié)構(gòu)，對水沙條件適應(yīng)能力強(qiáng)，與原有的引水渠道對接方便。

3、本發(fā)明能夠有效排除主要在渠道底部運(yùn)動的容易淤積的粗顆粒泥沙，基本上不排除主要存在于上層水流的細(xì)顆粒泥沙，排粗送細(xì)，既能有效地減緩引水渠道泥沙淤積，又能將細(xì)顆粒泥沙送入農(nóng)田以增加農(nóng)田的肥力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的a-a斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1的b-b斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1的c-c斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—進(jìn)水渠，2—磁化器，3—排沙管，4—懸板，5—旋流池，6—穿孔板，7—輸沙廊道，8—第一個彎道，9—導(dǎo)流板，10—出水渠，11—多進(jìn)口排沙管，12—第二個彎道，13—導(dǎo)沙坎，14—回水渠，15—窄逢，16—旋渦控制柱，17—排沙底孔，18—溢流堰口，19—排沙口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖4所示，進(jìn)水渠1、出水渠10和兩個彎道(第一個彎道8和第二個彎道12)的橫斷面均為矩形，且三者的寬度相同，進(jìn)水渠1在縱向上為直線型，起到平順?biāo)鞯淖饔?，在進(jìn)水渠1位置設(shè)有磁化器2；在進(jìn)水渠1和出水渠10之間設(shè)有兩個半圓環(huán)形的彎道，與進(jìn)水渠1相連的第一個彎道8的半徑等于彎道寬度的2.2倍，與出水渠10相連的第二個彎道12的半徑等于彎道寬度的1.5倍；在第一個彎道8內(nèi)設(shè)有一個圓心角為90°的圓弧形的導(dǎo)流板9，導(dǎo)流板9的高度等于彎道寬度的0.23倍；在第一個彎道8內(nèi)還設(shè)有一個水平的半圓環(huán)形的穿孔板6，穿孔板6的高度與導(dǎo)流板9的高度齊平，穿孔板6的孔隙率為23％；在第一個彎道8的內(nèi)側(cè)墻的底部位置開設(shè)一條細(xì)長的窄逢15，窄縫15的圓心角為150°，窄縫15的高度為彎道寬度的0.01倍；在窄逢15的下游設(shè)有一個輸沙廊道7和一個旋流池5，輸沙廊道7內(nèi)為有壓流，輸沙廊道7的上游段呈弧線型，沿第一個彎道8的內(nèi)側(cè)墻布置，輸沙廊道7的下游段呈直線型，與旋流池5的池體相切；旋流池5主要由池體、排沙底孔17、溢流堰口18、懸板4、旋渦控制柱16和回水渠14所組成，池體為圓柱形，其內(nèi)徑等于彎道寬度的2倍，排沙底孔17位于池體底部的中心位置，其孔徑等于彎道寬度的0.1倍，排沙底孔17下游設(shè)有排沙管3，旋渦控制柱16位于排沙底孔17的四周，旋渦控制柱16主要由三根豎直放置的小圓柱所構(gòu)成，懸板4距池體底部的高度等于彎道寬度的0.3倍，懸板4的外邊界與池體相連接，懸板4的內(nèi)邊界由兩條不同半徑的圓弧形所構(gòu)成，溢流堰口18的高度與懸板4的高度齊平，溢流堰口18下游連接一個回水渠14；在第二個彎道12內(nèi)設(shè)有兩條直線型的導(dǎo)沙坎13，導(dǎo)沙坎13一端與第二個彎道12的外側(cè)墻相連接，一端接近于排沙口19，導(dǎo)沙坎13的高度等于窄逢15高度的2倍，排沙口19的數(shù)量與導(dǎo)沙坎13的數(shù)量一致，每個排沙口19對應(yīng)的圓心角為20°，排沙口19的高度等于窄逢15高度的0.8倍，排沙口19下游設(shè)有一個多進(jìn)口排沙管11。

工作時，灌區(qū)引水渠道的挾沙水流先被引入進(jìn)水渠1，在這里利用磁化器2對挾沙水流進(jìn)行磁化處理，以便增加泥沙的沉降速度，使得更多的泥沙聚集在渠道底層，從而更有利于后續(xù)的泥沙處理，當(dāng)水流中泥沙較粗時也可以取消磁化處理這一步驟，以節(jié)省運(yùn)行成本。挾沙水流通過進(jìn)水渠1再進(jìn)入第一個彎道8內(nèi)，水流在彎道內(nèi)會產(chǎn)生橫向環(huán)流，穿孔板6和導(dǎo)流板9可以幫助加強(qiáng)上述橫向環(huán)流，穿孔板6還有利于上層泥沙的沉降和下層泥沙的輸移，在彎道橫向環(huán)流的輸沙作用下渠道內(nèi)底層泥沙向彎道內(nèi)側(cè)(彎道凸岸)運(yùn)移，并通過窄逢15和輸沙廊道7進(jìn)入旋流池5。旋流池5起到二次水沙分離的作用，以降低本發(fā)明的耗水率，經(jīng)過旋流池5處理后的較清水流通過回水渠14再流回到下游的引水渠道以資利用。旋流池5借鑒了排沙漏斗技術(shù)，為了克服旋流池5內(nèi)自由表面旋渦的中心軸與旋流池池體的中心軸不重合的問題，設(shè)置了一套旋渦控制柱16，較好地解決了這一問題，使得旋流池5的排沙節(jié)水效果更好。水流經(jīng)過第一個彎道8以后再被引入第二個彎道12，通過第二個彎道12、導(dǎo)沙坎13和排沙口19的共同作用進(jìn)一步地排除渠道內(nèi)殘留的粗顆粒泥沙。本發(fā)明采用兩個半圓環(huán)形的彎道分別與進(jìn)水渠1和出水渠10相連接，保證了出水渠10內(nèi)水流方向與進(jìn)水渠1水流方向是一致的，并且進(jìn)水渠1和出水渠10均為渠道結(jié)構(gòu)，從而使得本發(fā)明與原有的引水渠道對接方便。

模型試驗

根據(jù)黃河中下游引黃灌區(qū)干渠和支渠泥沙淤積的實際情況，設(shè)定如下工況進(jìn)行實驗：引水渠道渠底寬度為3m，流量為2m³/s，淤積泥沙的中值粒徑為0.2mm。物理模型按照重力相似準(zhǔn)則設(shè)計，模型長度比尺選定為10，彎道寬度為0.3m，流量為6.3l/s，采用篩分后粉煤灰作為模型沙，粉煤灰密度為2.03g/cm³，粉煤灰中值粒徑為0.13mm。實驗時，在進(jìn)水渠1上游均速投加粉煤灰，對出水渠10、回水渠14、排沙管3和多進(jìn)口排沙管11流出水流的流量和含沙量進(jìn)行測量，然后計算本發(fā)明的耗水率和排沙率。試驗結(jié)果表明，本發(fā)明對粒徑大于0.1mm的粗顆粒泥沙其排沙率在80％以上，本發(fā)明的耗水率在6％左右。試驗說明，本發(fā)明可以在較低的耗水率下大大地減輕引水渠道內(nèi)的泥沙淤積情況。