一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置及方法与流程

本发明属于疏浚工程，特别是涉及一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置及方法。

背景技术：

1、在疏浚工程管道水力输送中，滑移比是指排泥管线内土颗粒沿管线方向移动速度与水流沿管线方向移动速度的比值，由于土颗粒移动速度往往小于水流流速，因此滑移比是小于1的参数。

2、滑移比参数对于输送生产效率的计算、水力输送临界流速的计算非常关键，在某水力式挖泥船开始施工前，均需要预估滑移比参数用于计算挖泥船的输送生产率和实用流速，块石由于比重和粒径较大，一般在管线底部滑动，因此滑移比相比其他土质更小，因此管道水力输送块石时，滑移比参数的选取对于输送生产效率、水力输送临界流速的计算精度更加敏感。

3、目前滑移比参数的计算一部分基于理论公式，一部分基于实验室试验数据，但滑移比参数与块石大小及形状、管线的形式和直径大小、管线内水流的浓度和流速大小等均有关，理论公式和实验室试验无法考虑全部因素，因此与现场实际情况有较大差距，滑移比参数往往无法精确选取，造成输送生产效率和水力输送临界流速的计算结果误差较大，指导现场施工的效果不佳。

技术实现思路

1、本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置及方法。

2、本发明的目的是提供一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，包括测试载体、被冲击载体，所述测试载体、被冲击载体配合使用。

3、所述测试载体为网袋连锁环单元。

4、所述网袋连锁环单元包括网袋、连接线、接近试验粒径的块石，所述接近试验粒径的块石包裹在网袋内部，多个网袋通过连接线连接在一起。

5、所述连接线为高强度pe线。

6、所述被冲击载体为格栅结构。

7、所述被冲击载体包括格栅面板和格栅支架，所述格栅面板为倾斜结构，所述格栅面板固定在格栅支架上。

8、所述网袋由高强度pe线制作。

9、本方法基于高强度pe线制作网袋，三个网袋相邻之间采用高强度pe线相互连接形成一个网袋连锁环，每个网袋内放置一块接近试验粒径的块石并封住袋口，网袋的网眼大小可保证块石无法漏出。在排泥管线上距离排泥管口一定距离的位置通过人孔在管线底部放置装有不同粒径块石的多个网袋连锁环和高锰酸钾颗粒，同时制作格栅放置在排泥管口，格栅由格栅面板和格栅支架组成，格栅面板使用钢筋制作，面板呈倾斜状态，格栅面板的钢筋孔尺寸略大于块石粒径，格栅支架使用钢板焊接而成，用于支撑格栅，水力输送时排泥管口的水流穿过格栅面板，装有不同粒径块石的多个网袋连锁环相继挂在格栅上，记录被高锰酸钾染成紫红色的水体通过管口的时间，以及多个网袋连锁环分别挂在格栅上的时间，反算水流流速和网袋连锁环在管线内的移动速度，从而计算不同粒径块石在排泥管线内的滑移比。

10、一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试方法为：

11、(2)制作测试载体和被冲击载体；

12、(2)进行测试准备

13、将制作完成的被冲击载体放置在排泥管线管口，输送的水流可以穿过被冲击载体的面板；

14、在排泥管线上距离排泥管口距离为l的位置打开人孔，在管线内部放置装有不同测试粒径块石的多个测试载体和高锰酸钾颗粒，测试粒径较小块石的测试载体放置在沿水流前进方向，并与测试粒径较大块石的测试载体保持一定距离，防止不同测试载体的连接绳之间产生缠绕；测试载体和高锰酸钾颗粒放置完毕后关闭人孔，上紧螺栓；

15、(3)测试

16、挖泥船启动泥泵开始吹水，记录开始吹水时间为t1,流速稳定后开始正常挖泥吹填，保持流速稳定在测试流速v左右；高锰酸钾颗粒在水中迅速溶解，将水体染成紫红色，装有把不同测试粒径块石的测试载体在管道内以不同速度移动,装有把大粒径块石的测试载体移动较慢，装有把小粒径块石的测试载体移动较快；

17、观察管口处水流的颜色，记录水流颜色变为紫红色的时间为t2，从紫红色变为清水的颜色为t3；装有把小粒径块石的测试载体首先喷出管口，装有把较大粒径块石的测试载体之后喷出管口；测试载体中装有块石的不同网袋穿过被冲击载体格栅面板上的不同钢筋孔，网袋之间连接的高强度pe线连接绳挂在钢筋上，以防止块石落地不便于观察，通过挂在格栅面板钢筋上测试载体内的块石颜色辨别块石的粒径，假设共有内装不同粒径块石的测试载体n个，分别记录测试载体挂在格栅面板钢筋上的时间ti(i＝1，2...n)。

18、(5)滑移比推算

19、水流平均流速:

20、

21、不同粒径的块石的平均移动速度：

22、

23、不同粒径的块石在流速v下的滑移比：

24、

25、网袋连锁环由3个网袋及连接绳组成，网袋采用高强度pe线制作而成，网袋之间的连接绳也采用高强度pe线。

26、被冲击载体由格栅面板和格栅支架组成，格栅面板使用钢筋焊接制作，面板整体呈倾斜状态，格栅面板的钢筋孔尺寸略大于块石粒径，格栅支架使用钢板焊接而成，用于支撑格栅。

27、制作多个网袋连锁环，同一个网袋连锁环的三个网袋开口装入大小相同的试验块石，块石表面刷漆染成相同颜色，不同网袋连锁环的网兜内装有的块石粒径不同，采用油漆染成不同颜色便于区分。

28、格栅放置在排泥管线管口，在排泥管线上距离排泥管口一定距离的位置打开人孔，在管线内部放置装有不同测试粒径块石的多个网袋连锁环和高锰酸钾颗粒，完毕后关闭人孔，上紧螺栓。

29、测试时装有不同粒径块石的多个网袋连锁环相继挂在格栅上，记录被高锰酸钾染成紫红色的水体通过管口的时间，以及多个网袋连锁环分别挂在格栅上的时间，反算水流流速和网袋连锁环在管线内的移动速度，从而计算不同粒径块石在排泥管线内的滑移比。

30、本发明的有益效果为：测试块石管道水力输送时的滑移比采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本方法涉及的网袋连锁环和格栅易于制作、成本低廉，本方法操作简便，可高精度计算不同粒径块石在不同流速、不同管径管线内输送的滑移比。

31、本方法涉及的网袋连锁环和格栅易于制作、成本低廉，本方法操作简便，可高精度计算不同粒径块石在不同流速、不同管径管线内输送的滑移比。本方法涉及的网袋连锁环和格栅易于制作、成本低廉，本方法操作简便，可高精度计算不同粒径块石在不同流速下输送的滑移比。

32、本发明每个网袋内放置一块接近试验粒径的块石并封住袋口，网袋的网眼大小可保证块石无法漏出。

33、本发明提出在排泥管线上距离排泥管口一定距离的位置通过人孔在管线底部放置装有不同粒径块石的多个网袋连锁环和高锰酸钾颗粒，高锰酸钾颗粒在水中融化将水染成紫红色，方便记录水体通过管口的时间，以及多个网袋连锁环分别挂在格栅上的时间。

技术特征：

1.一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于包括测试载体、被冲击载体，所述测试载体、被冲击载体配合使用。

2.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述测试载体为网袋连锁环单元。

3.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述网袋连锁环单元包括网袋、连接线、接近试验粒径的块石，所述接近试验粒径的块石包裹在网袋内部，多个网袋通过连接线连接在一起。

4.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述连接线为高强度pe线。

5.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述被冲击载体为格栅结构。

6.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述被冲击载体包括格栅面板和格栅支架，所述格栅面板为倾斜结构，所述格栅面板固定在格栅支架上。

7.按照权利要求1所述的一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，其特征在于所述网袋由高强度pe线制作。

8.一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试方法，其具体方法为：

技术总结
本发明一种管道水力输送中块石滑移比的现场测试装置，包括测试载体、被冲击载体，所述测试载体、被冲击载体配合使用。所述测试载体为网袋连锁环单元。本方法基于高强度PE线制作网袋，三个网袋相邻之间采用高强度PE线相互连接形成一个网袋连锁环，每个网袋内放置一块接近试验粒径的块石并封住袋口，网袋的网眼大小可保证块石无法漏出。本方法涉及的网袋连锁环和格栅易于制作、成本低廉，本方法操作简便，可高精度计算不同粒径块石在不同流速、不同管径管线内输送的滑移比。本方法涉及的网袋连锁环和格栅易于制作、成本低廉，本方法操作简便，可高精度计算不同粒径块石在不同流速下水力输送的滑移比。

技术研发人员：李金峰,刘昊,李军
受保护的技术使用者：中交天津航道局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1