[发明专利]减少输水管道内泥沙沉积的方法

说明书

本发明公开了一种减少输水管道内泥沙沉积的方法，包括第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，在其内壁上采用贴角焊的方式焊接犁铧型导流叶片，并使犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置。本发明能够达到输水管道内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现输水管道长期、连续、稳定输水。

技术领域

本发明涉及水利工程中长距离输水技术领域，尤其是涉及一种减少输水管道内泥沙沉积的方法。

背景技术

位于我国西北部的多泥沙输水工程（如扬黄工程）在投入运行后均存在泥沙沉积问题，当泥沙沉积严重时会导致输水管道输水功能减弱，严重威胁输水管道行水安全，影响输水工程的安全长周期稳定运行。上述输水管道泥沙沉积的主要原因是输送水体自带泥沙的沉积。输水管道中泥沙严重沉积会导致管道内部糙率增大、过流面积减小、输水流量降低，同时，还会增加管道支撑设施的承载负担，给工程安全运行和管理带来严重隐患。现有技术无法做到对输水管道定期停水清淤，而且即便停水也无法清淤，输水管道中泥沙淤堵基本处于自由发展状态，由此产生两种结果。其一为当输水管道中泥沙沉积到一定程度后，依靠水体流动加速使得水体内泥沙的沉积与水体带走进行平衡，这种状况是加大水泵消耗能源取得的非经济平衡模式；另一种是输水管道内的泥沙沉积逐步严重，直到输水管道沉积堵死，拆除旧输水管道，重新铺设新管道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种减少输水管道内泥沙沉积的方法，具体可采用如下技术方案：

本发明所述的减少输水管道内泥沙沉积的方法，包括如下步骤：

第一步，制作犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4；

第二步，制作输水管道，输水管道内壁为钢质，并采用贴角焊的方式焊接有犁铧型导流叶片，所述犁铧型导流叶片的弧形凹面均迎着来水方向设置。

所述犁铧型导流叶片成组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片沿输水管道的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在输水管道的内壁上，其迎水面则与输水管道的轴线斜交。

所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于输水管道底部的第一犁铧型导流叶片和位于输水管道侧上方的第二犁铧型导流叶片、第三犁铧型导流叶片，所述第一犁铧型导流叶片、第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片与输水管道的轴线倾角一致，均呈20-25°夹角设置。

所述犁铧型导流叶片为厚度5-8mm的不锈钢片，其短圆弧两端点和长圆弧底部端点的所在面与输水管道内圆周圆弧法线平行。

所述犁铧型导流叶片的短圆弧和长圆弧顶部端点处为钝化圆角结构。

研究表明，水体在输水管道中的流速不同，而泥沙的运动是依赖于水体相对较大的流速而动，即泥沙需达到临界流速方可起动，当水流速小于一定值时泥沙又会落淤沉积，可见泥沙运动依赖的是相对大流速的区间，泥沙沉积依赖的是相对小流速的区间。输水管道中的水体按照流速大小可分为层流、过渡流和湍流三种状态，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速继续增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流。通常情况下，输水管道底部的泥沙需达到临界流速即湍流条件下方可起动运动，当流速小于临界流速即湍流条件下泥沙又会沉积下落。