本实用新型涉及水域排沙技术领域，具体涉及一种具有较高排沙效率的自动排沙装置。
背景技术：
泥沙淤积在河道或湖泊内，使河床抬高，河、湖水位升高，防洪堤坝的防洪能力降低，从而引发频繁的水流漫溢，造成洪水灾害，危害下游人们的生产、生活及安全。目前进行泥沙处理的工程措施有沉沙池、螺旋流排沙涡管、排沙漏斗以及自排沙渠等。
自排沙渠是一种治理泥沙的新型技术，为治理多泥沙河流开辟了新途径。它解决了目前排沙技术普遍存在的挟沙能力差，耗水率高，排沙效率低，水流底部粗沙排除困难；结构复杂、建设、运行成本高；要求排沙落差大，地形适应性差；易堵塞，清理、维修困难等问题。
但是，目前的自排沙系统只有架构而没有精确实施方式，即缺少精确的尺寸指导，使得自排沙系统得不到真正的快速的推广和应用，使用者没有经验可以借鉴，而自排沙系统这样的水下工程造价高周期长，也不可能任由使用者多次试错、摸索。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种精确的可节水、提高排沙效率的自动排沙装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种自动排沙装置，其包括：设置于水流底部且通往水域之外的横断面为U 型的排沙渠，排沙渠顶部设有盖板，盖板上设有多个用于排沙的向所述排沙渠内的水流方向倾斜的通孔，所述通孔的出口通向所述排沙渠的内壁，所述通孔的入口外侧均布有多个呈扇叶型排布且不遮挡所述通孔的导流板，所述导流板上水平设有平板型的圆形盖帽；其特征在于：所述通孔和所述盖帽的径向尺寸比例为：1：4。
优选的，所述通孔的倾斜角为60°。
优选的，每个所述通孔之上设置的所述导流板的数目为3，其均为弧形。
优选的，所述三个导流板的外端投影均分所述盖帽的圆周。
优选的，所有所述通孔的过流断面的总面积与所述排沙渠的断面面积之比小于1：1.4。
本实用新型的有益效果在于：
经发明人多次实验和计算，提供了所述通孔和所述盖帽的径向尺寸的精确比例以及通孔的精确倾斜角度，显著提高了排沙装置的设计精度，从而可以实现降低耗水率，提高排沙效率；更重要的是，精确尺寸的提供有利于自动排沙装置得到真正的推广普及，而不仅停留在理论层面，靠使用者去摸索和试错。
表1不同偏转角情况下耗水率、重量比含沙量试验成果表 (单位：％)
表2不同盖帽情况下耗水率、重量比含沙量试验成果表 (单位：％)
表1和表2中，耗水率是指：排沙耗水量与排水渠上主水流的来水量的百分比；重量比含沙量是指：所排出的泥沙和沙水混合物的重量百分比，即所排出的沙水混合物中泥沙的比重。
由表1和表2可以看出，本实用新型所提出的所述通孔和所述盖帽的径向尺寸比例为：1：4，以及所述通孔的向所述排沙渠内的水流方向倾斜的角度为 60°，可以显著降低耗水率，提高重量比含沙量，从而提高排沙效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例的排沙装置剖视图；
图2是本实用新型实施例的排沙装置的通孔处的俯视图；
图3是本实用新型实施例的排沙装置断面结构示意图；
图4是本实用新型实施例的排沙装置的通孔处的放大的剖视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实施例提供一种具有较高排沙效率的自动排沙装置，如图1所示，其包括：设置于水流底部且通往水域之外的横断面为U型的排沙渠1，排沙渠1顶部设有盖板2，盖板2上设有多个用于排沙的向所述排沙渠1内的水流方向倾斜的通孔3，所述通孔3的出口通向所述排沙渠1的内壁，所述通孔3的入口外侧均布有多个呈扇叶型排布且不遮挡所述通孔的导流板4，所述导流板4上水平设有平板型的圆形盖帽5；所述通孔3的孔径和所述盖帽5的直径的比例为：1：4。如图3所示，d代表通孔3的孔径，盖帽5的直径为4d。每一通孔3、其所对应的多个导流板4及导流板之上的圆形盖帽5，共同构成一个排沙导流装置10。
在通孔3和盖帽5尺寸确定后，导流板4的高度主要与泥沙的水下休止角α (即：所述通孔3向所述排沙渠1内的水流方向倾斜的角度)有关，因为在排沙渠1不排沙时，不能让淤积泥沙进入而堵塞排沙渠1，其确定公式为：
h＝(D-d)tana/2
式中：h为导流板4的高度，D为盖帽5的直径，d为通孔3的直径；α为泥沙水下休止角。
通孔偏转角：通孔偏转角越大，水流切向进入排沙渠1的水流分速也就越大，起到悬浮作用的旋转速度也就越大，被悬起的泥沙浓度也就越大，排沙所用时间也就越短，所以相应耗水率越小而排沙渠1出口泥沙含量增加。在通孔3 偏转角60°时，耗水率小、而且含沙水流进入排沙渠1后形成的二次螺旋流效果最佳故而排沙效率高。
通孔3总面积与排沙渠1面积比值：各个通孔3在将泥沙排出排沙渠1过程并不是同时进行的，这是由于通孔3排沙过程由排沙渠1出口开始依次排沙的，随着通孔3的数量的增加，将淤沙全部排出排沙渠1的时间相应增加，导致排沙耗水率进一步增大，相应的通孔3的总过流断面面积增大，相应排沙耗水率继续增大，当通孔3总面积大于排沙渠1断面面积1.4倍时，排沙耗水率大幅度增加，所以在设计过程中要选择通孔1过流断面总面积(即，所有通孔1 的出口的面积之和)与排沙渠1断面面积之比小于1：1.4，保证在将泥沙排出的同时降低耗水率，提高排沙效率。
实际应用中，通过多次快速启闭排沙渠闸门6，可以疏振排沙渠1上部泥沙淤积体的底部，从而使淤积体先在基础部分产生液化、流沙，进而使上部淤积体变为悬空淤体，在重力作用下发生渗流液化和重力侵蚀，高含沙水流挟带大量淤积泥沙进入排沙渠1，排沙渠1内水流为双螺旋流，显著提高了水流挟沙力，大量泥沙由排沙渠1出口排出。由于盖帽5的存在，使底部的高含沙水流从侧向进入排沙渠1，有效地防止了上层少沙水和空气的大量潜入，从而提高了排沙效率。
上述排沙装置进行排沙时，排沙渠1、沉砂池、水库内泥沙下沉至排沙渠1 上部、各个盖帽5之间自然形成的集沙漏斗内，当需要排沙时，开启排沙渠端头的控制闸门6，排沙渠1中的水流开始流动，在导流板4的作用下使集沙漏斗内的高含沙水挟带泥沙，呈螺旋状由通孔进入排沙渠1排出建筑物外。