梭锥管内锥圈对水沙分离的影响

介绍一种新型水沙分离装置梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)的初步研究成果。梭锥管是一种新型的低耗水率、动态水力分离水沙两相流的装置。为了探明梭锥管内特有结构——锥圈对泥沙沉降速度的影响,针对结构尺寸相同的有锥圈和无锥圈的梭锥管进行浑水质量浓度分别为30 kg/m3,60 kg/m3,80 kg/m3的泥沙静水沉降试验。试验结果表明,与无锥圈梭锥管相比,泥沙在有锥圈梭锥管中沉降的速度较快,锥圈的存在改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,增加了沉降面积,提高了泥沙的沉降速度。因此,为了提高泥沙的沉降速度,可以适当增加梭锥管内的锥圈数量以增强其水沙分离性能。

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。

小石峡水电站溢洪道消能工优化试验

通过新疆维吾尔自治区库马拉克河小石峡水电站溢洪道水力学模型试验,对其原设计方案的消能工结构形式进行了优化。试验表明,消力池段在通过设计流量30年一遇洪水1 856.20m3/s时,池内不能形成完整水跃,水跃前后波动剧烈,水流大量溢出,原设计方案的边墙高度、池长均不能满足过流要求。提出采用减小消力池池深、设置分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池代替原设计方案的常规消力池的修改方案,在设计流量下进行泄水试验,试验结果表明,在分流趾墩、消力墩、低消能坎的联合作用下,消力池内形成强迫水跃,流态明显改善,水跃长度减小,跃后水深降低,消能率提高。采用分流趾墩-消力墩-低消能坎的综合式消力池可有效缩短消力池池长,降低边墙高度,节省工程造价,试验结果可为优化工程设计及其他同类工程优化消力池提供参考。

垂向异重流式分离鳃在动水中的集成试验研究

通过集成垂向异重流式混合流体水沙分离鳃的动水沉降试验,分析了沉淀时间、进流速度与溢流浓度的关系,并对溢流液体进行了颗分试验。试验表明,通过控制进流速度,可以调节溢流浓度的大小。动水沉降试验在一定程度上可以达到泥沙在静水沉降时的效果,对加速水沙分离的效果明显。

长距离虹吸管道输水水力学模型试验研究

通过新疆某坎儿井式地下水库示范工程的长距离虹吸输水段管道进行输水水力学模型试验研究,观测了虹吸管安装高度不同时水流汽化现象和流态,测出管道水头与过流量关系,分析了试验值与设计值的差异。试验结果表明,在水力学模型设计时仅依据相似准则设计的虹吸输水管模型中的流动现象与原型不同,模型试验结果不能准确反映原型流动现象。对于真空有压输水管流运动的模型试验设计,除依据相似准则进行模型设计外,还必须尽可能保证模型与原型管道内的最大真空度相同,使模型试验结果较准确地反映原型管道流动现象和过流能力。同时,试验发现长距离虹吸输水管道的输水流量不仅与过流断面尺寸和上下游水位差有关,虹吸管的安装高度对其影响不可忽略。试验研究结果对管道真空输水模型试验提供了重要参考价值,同时对虹吸真空输水工程的设计与运行有一定的指导意义。

梭锥管混浊流体分离装置水沙分离影响因素优化试验研究

将梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)用于混水泥沙分离。采用均匀正交试验考察了锥圈间距、进流量、倾角以及底孔孔径对梭锥管的耗水率和表面负荷率的影响。通过PPR和极差分析得出:影响耗水率的各因素主次排列为底孔孔径、进流量、锥管偏角和锥圈间距;而影响表面负荷率的各因数主次排列为底孔孔径、进流量、锥圈间距和锥管倾角。考虑试验因素对耗水率和表面负荷率影响程度的影响及它们在分离中所起作用的大小,优化了装置参数,水平优化表明:当锥圈间距2 cm,进流量14.5 cm3/s,倾角60°和底孔孔径2mm时,耗水率最小,表面负荷率最大。

梭锥管混浊流体分离装置水沙分离试验研究

运用均匀正交设计法和投影寻踪回归分析法(PPR)对梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)进行了结构优化试验研究。根据前期研究结果,确定了锥圈间距、进流量、倾角、底孔孔径作为正交试验的4个主要影响因素,选择UL9(34)对梭锥管混浊流体分离装置进行了均匀正交试验,应用投影寻踪回归分析方法对试验结果进行了数据分析和计算机仿真优化。结果表明,与前期研究结果相比,梭锥管的水沙分离效果与其纵轴线与水平面的倾角大小有关,当倾角为60°时,水沙分离效果较好,浓缩率达到了1.73。进流量和锥圈间距相同的梭椎管,底孔越大,耗水率越大,表面负荷率随着底孔的增加逐渐减小,而锥圈间距对耗水率和表面负荷率影响很小。进流量不变时,浓缩率随着底孔孔径和锥圈间距的减小而增大。

梭锥管浑浊流体分离装置排泥方式优化试验研究

针对同一梭锥管浑浊流体分离装置分别采用孔口出流排泥和管道排泥两种不同的排泥方式,同时考虑梭锥管倾角不同对排泥耗水率、排泥水的浓缩率和"清水"的出水量及其含沙浓度的影响进行泥沙水动态沉降试验研究。试验结果表明:梭椎管的排泥耗水率、浓缩率和"清水"的出水量与排泥方式密切相关。梭锥管采用管道排泥浓度远高于孔口排泥浓度,排泥水浓缩率可达5倍以上,耗水率仅为10%左右,仅为孔口排泥耗水率的20%。梭椎管倾角对耗水率与浓缩率影响较小,倾角为60°时,耗水率最小,浓缩率最大。要保证较小耗水率和较大溢流量排泥方式是关键因素。

基于滴灌浑水水力分离装置的水沙分离试验研究

针对西北地区农业滴灌中河水泥沙含量高的问题,结合新疆玛纳斯河流域下游段泥沙资料及喷、滴灌灌区需水量的大小,分析了流量、河水浓度对浑水水力分离清水装置水沙分离效果的影响,对其首次应用于滴灌泥沙处理进行了试验研究。观测和分析各工况下进流量、进流浓度对溢流浓度、溢流中泥沙粒径分布及最大泥沙粒径和底孔浓度的影响规律。结果表明:浑水水力分离清水装置完全可以代替沉沙池加滤网的旧模式处理泥沙以满足滴灌用水的规范要求。

悬锥鳃片在静态浑水中加速泥沙沉降的试验研究

对"加鳃"与"未加鳃"两装置中在静水中细颗粒泥沙沉降进行了试验,试验表明,悬锥鳃片在静态浑水中能起到加速泥沙沉降的作用。从试验现象及分析来看,"加鳃"装置在泥沙沉降过程中出现了四个不同斜率的曲线段,加速沉降的阶段可分为开始缓慢的前期加速沉降段和后期较快的全面加速沉降段。文章就此现象分析认为细颗粒泥沙在沉降过程中加快出现的絮凝作用是关键因素,其次泥沙的结构特性、水体的水质和形成了异重流等因素也有一定的影响。

垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验

通过垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验,分析了分离鳃数量、泥沙质量浓度与泥沙沉速的关系.试验表明:在相同质量浓度下,分离鳃集成数量越多,泥沙沉速越快;浑水的含沙质量浓度对泥沙的沉速也有影响,即泥沙质量浓度越大,泥沙沉速越慢.分离鳃集成用于水沙分离可以大大缩短泥沙沉降时间,并且具有节能环保,结构简单,造价低廉等特点.