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悬移质分选沉降及其在工程上的应用2行政论文范文大全 悬移质分选沉降及其在工程上的应用 3 悬移质泥沙的处理方式 　　悬移质沿垂线的分布规律既是上稀下浓、上细下粗，在引水时便应尽可能地引取表层清水；在处理泥沙时便应尽可能地从底部排沙，这样可以消耗较少的水排除较多的有害泥沙。例如，大型水利枢纽的挡水建筑物常设有排沙底孔，排沙隧洞的进口也打在较低的高程，排沙涡管更是布置在渠底上。 　　我们以涡管排除悬移质泥沙为例 ，说明应用泥沙分选沉降规律计算分组排沙率的方法。 　　悬移质泥沙在引水渠中的分选沉降可分作三部分。第一部分较粗泥沙，在进入沉沙池后逐渐沉降下来，其沉降距离可按li=κ(uh/ωi)计算，其中ωi为某粒径组的沉速，κ为考虑紊动随机性的安全系数，可取1.2～1.5，如果li小于沉沙池的长度，该粒径组都将沉降在沉沙池内。第二部分是中等粗细的泥沙，这部分泥沙的沉降长度超过沉沙池长度，但是这部分泥沙沿垂线分布也偏于水深的下部，涡管排沙是从渠道底部排出的，可以认为分界流线以下的高含沙水流都进入涡管排出（见图1），这样中粗泥沙又被排出一部分，排出的分沙比大于分流比。第三部分为细沙，可认为不在沉沙池中沉降。我们按以下方法计算中粗泥沙排出的比例。 图1 涡管排悬移质示意图 　　式（1）是悬移质沿垂线分布公式，参考点常取a=0.05h，但在河底附近，推移质和悬移质二者之间交换频繁，河底含沙量不易测定，因此很难确定绝对含沙量的沿垂线分布。从解决实际问题出发，可以选取其他位置作参考点。例如，谢鉴衡选在含沙量等于水流挟沙力处。 　　若将悬移质分成若干粒径组，则分组含沙量沿垂线分布公式可写成 (2) 式中带下标i的表示第i粒径组，si即为该粒径组在相对水深ξ=y/h处的含沙量，s*i为第i粒径组的垂线平均含沙量，ξ*i=y*/h为该处相对水深。因此 (3) 采用对数型流速分布关系，谢鉴衡通过近似积分法求得 (4) 式中 j1、j2为两个积分公式，其数值可从有关手册查得，c为谢才系数，κ为卡门常数，zi为粒径组的悬浮指标。利用（4）式及j1、j2数值表，可求得绝对含沙量沿垂线的分布。然后计算出悬移质沿垂线的分组输沙率siq。给出不同的ξ=y/h值，根据流速分布公式可计算分流量qξ及分流比rξ= qξ/q。再用近似积分法计算出在该ξ值下的排沙比δqsi/qsi。 　　作为算例，我们将某火电站引水渠中的悬移质分成6组（见表1），其中a、b二组的悬浮指标zi5，在引水渠中已不能悬浮，c组zc=3.3，虽能悬浮，但是悬浮高度不大，在入渠断面不太远处也将沉降，按li=k(uh/ωi)分别计算出这三组的沉降距离，得la=20.8m，lb=32.6m、lc=64.2m。f组d0.05mm，认为不会沉降，不加处理，现只计算d、e二组的分流比和排沙比。计算结果列入表2。 表1 悬移质分组表 分组号 a b c d e f 粒径范围(mm) 1.5～1.0 1.0～0.5 0.5～0.25 0.25～0.1 0.1～0.05 0.05 所占比例(%) 3 12.5 32.5 32 12.5 7.5 表2 悬移质涡管排沙的分流比和排沙比 ξ 分流量 分流比% 排 沙 比 （%） ei qξ r=qξ/q δqsd/qsd δqse/qse δqσs/qσs 0.05 0.032q 3.2 37.0 5.5 26.4 0.10 0.072q 7.2 55.8 12.4 40.6 0.15 0.115q 11.5 65.6 16.7 49.6 0.20 0.161q 16.1 72.8 25.3 56.5 　　由表2可见，任一相对水深的排沙比都大于相应分流比，而且ξ越小（即越接近渠底），相差倍数越大。同一ξ下，粒径越大，排沙比也越大。例如，当ξ=0.1时，分流比r=7.2%，d组泥沙排沙比ed=55.8%，e组泥沙的排沙比ee=12.4%。若a、b、c三组泥沙的排沙比定为100%，f组泥沙的排沙比为7.2%（同分流比），按加权法可计算出总的排沙比为：　 　　e=σpiei=3×100%+12.5×100%+32.5×100%+32×55.8%+12.5×12.4%+7.5×7.2%=67.9(%) 　　总排沙比e=67.9%已不算小，而其中d0.25mm的粗、中沙占了近50%，对灌溉渠道、水电站及工业用水都是十分有利的。 　　由于水流的紊动作用，泥沙的运动具有随机性质，分选沉降现象不可能像计算的那样，将各组截然分开。某些较小的粒径可能被排掉，某些粒径较大的泥沙也有部分保留下来，但其所占比例是不大的。 　　表2是按二元流条件下计算出来的，如果是梯形断面渠道，底部缩窄，含沙量在底部集中，更有利于从底部排沙。此外，如果渠道中流速太大，可局部扩大渠段断面，减小