用于渠道凸岸的排淤装置

1.本实用新型属于弯曲渠道内泥沙减排技术领域，涉及一种用于渠道凸岸的排淤装置。


背景技术：

2.随着工农业用水需求的增大以及长距离引水工程数量的增多，引水工程中弯曲渠道占比逐渐上升。当高含沙水流经过弯道时，由于离心力的作用弯曲段表层水流指向凹岸，底层水流指向凸岸，断面内形成横向环流，与纵向水流流动叠加后，水流呈螺旋状前进，加剧了泥沙在横断面上的运移，同时因受重力作用，泥沙容易沉积在凸岸，形成水浅流缓的边滩化问题。渠道凸岸不断发生淤积，增加了渠道的弯曲程度，危及渠道堤岸、边坡的稳定与安全，同时会影响航道、生物栖息以及引水工程的正常运行。因此，如何有效解决渠道凸岸泥沙淤积，保护引水渠道生物多样性，保障正常通航以及引水工程的正常运行，凸岸排淤自然成为首要解决的关键技术之一，同时也是泥沙研究领域的热点课题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种用于渠道凸岸的排淤装置，解决了现有技术中存在的渠道凸岸泥沙淤积的问题，从而实现自然排淤。
4.本实用新型所采用的技术方案是用于渠道凸岸的排淤装置，包括具有空腔的落差室，落差室的顶部设有开口，落差室设置于渠道凸岸的底部且通过开口与渠道连通，落差室的开口方向与渠道内水流的方向一致；落差室的底部连通有旋流管，旋流管的末端连通有排沙弯管，排沙弯管与旋流管处于同一水平面且垂直；落差室的上方设置有导流坎，导流坎固定于渠道的凹岸。
5.本实用新型的特点还在于：
6.落差室的横截面为弧形呈缓坡状，落差室的开口的截面由大变小。
7.导流坎的高度小于渠道设计水位的1/2。
8.导流坎是截面为长方形的立体结构。
9.导流坎在渠道的凹岸呈倒刺状固定。
10.导流坎设置有多个，均匀并平行固定。
11.本实用新型的排淤装置通过在渠道凸岸泥沙易淤积区域设置落差室，让弯曲段即将淤积的推移质泥沙以及由于横向环流运移至凸岸的泥沙随少量水流在重力作用下进入旋流管，形成挟沙能力较强的三维卷扬水流，将泥沙从排沙弯管排出，该装置解决了渠道凸岸泥沙的淤积问题，从排沙弯管排出的泥沙经简单处理可作为建筑材料再次利用，水流可流回下级渠道，是一种水资源高效利用的装置。不仅可用于引水渠道凸岸淤积泥沙的处理，还可用于污水厂杂质的初级处理以及应高含沙渠道中泥沙的友好型开采，具有广阔的应用前景。
附图说明
12.图1是本实用新型用于渠道凸岸的排淤装置的正视示意图；
13.图2是本实用新型用于渠道凸岸的排淤装置的俯视示意图；
14.图3是本实用新型用于渠道凸岸的排淤装置的左视示意图。
15.图中，1.渠道，2.凸岸，3.凹岸，4.落差室，5.旋流管，6.排沙弯管，7.导流坎。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
17.如图1-图3所示，本实用新型的用于渠道凸岸的排淤装置，包括渠道1、导流坎7、落差室4、旋流管5、排沙弯管6。
18.具体地，落差室4是具有空腔结构，落差室4的顶部设有开口，落差室4设置于渠道1的凸岸2的底部且通过开口与渠道1连通，落差室4的开口方向与渠道1内水流的方向一致。将落差室4布置在渠道凸岸泥沙易淤积区域，落差室4的开口与凸岸2的圆弧切线平行，落差室4下方对接小尺寸进口的旋流管5，旋流管5的出口段连接排沙弯管6。当水流经过渠道弯曲段时，由于离心力和重力共同作用产生的横向环流，使渠道1底部泥沙运移至凸岸2进入落差室4。落差室4的弧形结构充分将水流的势能转化为动能，增大挟沙水流在旋流管5内的三维旋转速度；落差室4的左壁缓坡结构可增大水流进口压力，提高旋流管5内的轴向速度。
19.导流坎7是截面为长方形的立体结构，导流坎7在渠道1的凹岸3呈倒刺状固定。导流坎7设置有多个，均匀并平行固定，导流坎7的高度小于1/2渠道1设计水位,主要作用是改变渠道1底部高含沙水流方向，减缓水流对凹岸3的冲刷，同时可带动渠道1底部中间淤积泥沙进入落差室4，提高排淤效果。
20.该装置利用了渠道1的凸岸2水流流速小、泥沙易淤积的特点，同时导流坎7可引导水流中即将沉积下来的推移质泥沙进入落差室4，高浓度含沙水流在重力作用下跌落进入旋流管5，利用渠道1底部与排沙弯管6之间的高差在旋流管5内形成挟沙能力强的旋流运动，在水流的紊动作用下将泥沙从排沙弯管6排出，进而达到排淤效果。
21.本实用新型的排淤装置在渠道凸岸排淤装置中，含沙水流是在离心力和重力的共同作用下进入落差室4的，因此适用于任意弧度的弯曲渠道；结构简单，未使用任何机械及转动部件实现排淤，不存在经常更换易损构件及维修的问题；落差室4的布置，解决了渠道1的凸岸2的泥沙淤积，减缓了凸岸2边滩化的推进速度；利用渠道1的底部与排沙弯管6之间的高差，将水流的势能转化为动能，提高了旋流管5内水流的挟沙能力；导流坎7的设置，引导弯道含沙水流流向凸岸2，减缓了水流对凹岸3的冲刷，同时有冲淤效果。单独设立排沙弯管6，维护费用低，排淤效率高，处理时间短，且具有可持续性，是一种环保且经济的水沙分离装置。
22.本实用新型的特点在于如下：
23.(1)本实用新型在渠道1的凸岸2设计了落差室4，水流在流经弯道时，在横向环流的作用下，断面内泥沙运移至凸岸进入落差室4，解决了泥沙在凸岸淤积形成的边滩化问题。
24.(2)落差室4的设置增大了渠道1和排沙弯管6之间的落差，充分将水流的势能转化为动能，充分保证了旋流管5内水流强挟沙能力的形成，从而将落入旋流管5的泥沙从排沙
弯管6排出。
25.(3)落差室4左侧呈缓坡状布置，减小了旋流管5的进口，增大了水流进入旋流管5的压力，提高了旋流管5内水流的轴向速度以及排沙弯管6内水流的挟沙能力。
26.(4)导流坎7的布置改变了渠道1底层含沙水流的流动方向，同时可带动渠道中间易淤积的泥沙进入落差室4，增强了排淤效果。
27.(5)本实用新型的装置是高含沙水流在横向环流的作用下运移至凸岸2，在自身重力作用下进入旋流管5的，因此适用于任意弧度的弯曲渠道。


技术特征：
1.用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，包括具有空腔的落差室(4)，所述落差室(4)的顶部设有开口，所述落差室(4)设置于渠道(1)的凸岸(2)的底部且通过开口与渠道(1)连通，所述落差室(4)的开口方向与渠道(1)内水流的方向一致；所述落差室(4)的底部连通有旋流管(5)，所述旋流管(5)的末端连通有排沙弯管(6)，所述排沙弯管(6)与旋流管(5)处于同一水平面且垂直；所述落差室(4)的上方设置有导流坎(7)，所述导流坎(7)固定于渠道(1)的凹岸。2.根据权利要求1所述的一种用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，所述落差室(4)的横截面为弧形呈缓坡状，所述落差室(4)的开口的截面由大变小。3.根据权利要求1所述的一种用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，所述导流坎(7)的高度小于渠道(1)设计水位的1/2。4.根据权利要求1所述的一种用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，所述导流坎(7)是截面为长方形的立体结构。5.根据权利要求1所述的一种用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，所述导流坎(7)在渠道(1)的凹岸(3)呈倒刺状固定。6.根据权利要求1所述的一种用于渠道凸岸的排淤装置，其特征在于，所述导流坎(7)设置有多个，所述导流坎(7)均匀并平行固定。

技术总结
本实用新型公开了用于渠道凸岸的排淤装置，包括具有空腔的落差室，落差室的顶部设有开口，落差室设置于渠道凸岸的底部且通过开口与渠道连通，落差室的开口方向与渠道内水流的方向一致；落差室的底部连通有旋流管，旋流管的末端连通有排沙弯管，排沙弯管与旋流管处于同一水平面且垂直；落差室的上方设置有导流坎，导流坎固定于渠道的凹岸。通过在渠道凸岸泥沙易淤积区域设置落差室，让弯曲段即将淤积的推移质泥沙以及由于横向环流运移至凸岸的泥沙随少量水流在重力作用下进入旋流管，形成挟沙能力较强的三维卷扬水流，将泥沙从排沙弯管排出，该装置解决了渠道凸岸泥沙的淤积问题，从排沙弯管排出的泥沙经简单处理可作为建筑材料再次利用。筑材料再次利用。筑材料再次利用。


技术研发人员：南军虎 李伟 汪超群 马康宁 陶然 代江龙 刘一安 陈垚
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/17