一种树杈结构的多级管道自动排沙装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种树杈结构的多级管道自动排沙装置，属于水利工程运行管理领域，该排沙装置包括多个进沙首部，由主输沙管道和若干组多级分支管道组成的树杈结构多级管道，以及出口阀；其中，主输沙管道沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，各组多级分支管道的汇流口端与主输沙管道相连、末端与若干进沙首部相连，主输沙管道下游端通过出口阀穿过大坝底部；所述树杈结构多级管道满足各个进沙首部经过树杈结构多级管道汇流至出口阀的总水头损失相等原则，以实现利用水库的上下游落差进行自动排沙；该装置不需要额外的动力，节省能源，经济效益显著，同时安全可靠、操作简单，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利工程的运行管理
，特别涉及一种树杈结构的多级管道自动排沙装置。
技术介绍
我国西北部地区严重缺水，水资源的短缺是制约国民经济发展的重要因素。而水资源短缺的大多数河流的含沙量高、泥沙粒径粗，对各种水利工程设施均有不利影响，如黄河三门峡水库因泥沙淤积而未能实现设计功能，西北河流的一些中小水库可能在数年之内淤损失效；引水渠常因泥沙淤积而使耕地沙化，如历史上著名的引水工程“郑国渠”已被淤积泥沙完全掩埋。长期以来，工程设计、管理和研究单位都致力于水库减淤、清淤措施的研究和探索，最典型的解决装置或方法有以下几种类型：吸泥排沙装置：在水库水面用浮筒架设管道，头部安装带有搅沙装置的吸泥头吸入浑水，通过管道翻过大坝排出库外。此装置一是需要较大的动力维持吸泥头的运行和克服管道的阻力，二是水面架设管道成本较高，再是坝前水位较低时，翻坝管道真空吸程过大会降低流量，甚至失效。总体来看，因其运行成本较高而大多数设施均难以维持运行。排沙孔：一些水库在坝体下部设置排沙孔排沙，如三峡水库在主河道的坝身设置了7个排沙孔，在右岸地下电厂设置了3个排沙孔。排沙孔进口一般与大坝迎水面齐平，当泥沙淤积至排沙孔前时开闸排沙，其特点为以排沙孔进口底高程为起点、以大坝迎水面为立面、以水下休止角为边坡的半圆锥形冲刷漏斗。其冲刷范围有限，冲沙初始阶段含沙量很高、其后逐渐降低。排沙孔对保护电站进水口和渠道引水口等有较好的防沙效果，但对大量冲刷排沙、保持有效库容等方面则作用不大。排沙廊道：将排沙孔的进口用廊道向库内延伸，其延伸方向可垂直于坝面或有一定的偏斜角度，高程可水平延伸或根据地形稍微向上倾斜。在廊道前端设置单一进沙孔或在沿程按一定间距分别设置进沙孔，进沙孔开口向上或在廊道的两个侧面开孔。其应用模式和效果与排沙孔相似。当沿廊道布置多个进沙孔时，其排沙范围增大，但运行过程中远处的进沙孔很容易堵塞失效。挖泥：近年来，随着挖泥船功率的加大和挖泥机具的改进，挖泥效率超过10万吨/天，在一些航道、港口、堤防等水利清淤工程中得到应用，但其运行维护成本较高，在中小型蓄水水库中还难以采用，而在大型深水水库中的应用也受到挖泥能力、输送成本、堆放场地等方面的限制。淤沙资源化利用：在黄河的中下游河道中，抽取淤积泥沙加高河堤，向低洼滩地泄放高含沙水流淤地等，实现了河道淤沙简单的资源化利用。而水库中的淤积泥沙资源化利用还缺少综合性、系统性的措施。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提供一种树杈结构的多级管道自动排沙装置，本专利技术装置利用水库水位与大坝下游水位的水头差实现无动力的自动排沙、节省能源、运行成本低廉，排出的淤积泥沙实现资源化利用，可有效降低水库的排沙成本，保持多沙河流水库的长期应用。一种树杈结构的多级管道自动排沙装置,其特征在于,该装置包括多个进沙首部，由主输沙管道和若干组多级分支管道组成的树杈结构多级管道，以及出口阀；其中，主输沙管道沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，各组多级分支管道的汇流口端与主输沙管道相连、末端与若干进沙首部相连，主输沙管道下游端通过出口阀穿过大坝底部；所述树杈结构多级管道满足各个进沙首部经过树杈结构多级管道汇流至出口阀的总水头损失相等原则，以实现利用水库的上下游落差进行自动排沙。本专利技术的特点及有益效果：本专利技术的一种树杈结构的多级管道自动排沙装置，按每个进沙首部BE至出口阀流路中的总水头损失相等的原则设计。在排沙过程中，每个进沙首部BE均能进入等量的水沙流量；利用水库上下游的落差排沙，不需要额外的动力，节省能源。对于一些大中型水库，淤积在坝区的泥沙一般很细，含有丰富的营养物质。对大型水库，在春季渔汛前将细泥沙排向下水库下游，促进微生物和藻类的生长，为生物链提供初级营养物质，有利于生物链的繁殖和鱼类的生长，有效保护水库下游的生态环境。在汛期，有计划地将坝区淤积的泥沙排向下游，可以减缓下游河道冲刷，避免发生崩岸等灾害，维护堤岸稳定；对中小型水库，可以将淤积泥沙用管道直接输送到荒滩造地，或放入农地以增加肥力。本专利技术的一种安全可靠、操作简单、成本低廉、排沙效果显著的树杈结构的多级管道自动排沙装置将具有重要的社会效益和经济价值。附图说明图1是本专利技术实施例一装置的总体布置图；图2是本专利技术装置的进沙首部BE的结构示意图；图3本专利技术装置实施例一的设计计算简图；图4是本专利技术实施例二装置的总体结构示意图。具体实施方式本专利技术提出一种树杈结构的多级管道自动排沙装置，该装置包括：多个进沙首部，由主输沙管道和若干组多级分支管道组成的树杈结构多级管道，以及出口阀；其中，主输沙管道沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，各组多级分支管道的汇流口端与主输沙管道相连、末端与若干进沙首部相连，主输沙管道下游端通过出口阀穿过大坝底部；所述树杈结构多级管道满足各个进沙首部经过树杈结构多级管道汇流至出口阀的总水头损失相等原则，以实现利用水库的上下游落差进行自动排沙。所述是每组多级分支管道可以相同或者不同，每组多级分支管道由至少一级分支管道构成，各组多级分支管道的第一级分支管道与主输沙管道相连，为使水流平顺，其汇流口端一般设计为圆弧形；继续增加分支管道，发展成第二级分支管道、第三级分支管道、…第n级分支管道(n为正整数)；分支管道越多，与其末端相连的进沙首部越多，经由各组多级分支管道到与主输沙管道汇流口端汇合的水流泥沙越多。本专利技术装置的核心为只需满足各个进沙首部BE经过树杈结构多级管道汇流至出口阀Valve的总水头损失相等即可，与进沙首部BE的多少、组合方式、以及在水库中所处的位置均无关。以下将结合附图及实施例对本专利技术的一种树杈结构的多级管道自动排沙装置进行详细说明。后文中约定按水流的流动方向分上下游，面向下游分左右岸。实施例一：在水库坝前区域的河床(图中UB为水库上游河床、DB为水库下游河床，WL为水面)上布设本装置，总体布置如图1，本实施例装置整体为对称设置的树杈型结构，图中只示意画出了本装置的右半侧结构，左半侧结构掩埋在淤积沙面DS以下。本实施例装置主要构件包括多个相同的进沙首部BE，由主输沙管道L0和多级分支管道A、B、C、D组成的树杈结构多级管道，以及出口阀Valve；其中，主输沙管道L0沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，多级分支管道A、B、C、D各有两个，且分别对称设置在主输沙管道L0两侧，多级分支管道A、B、C、D的汇流口端与主输沙管道L0相连，多级分支管道A、B、C、D的末端与若干个进沙首部BE相连，主输沙管道L0下游端通过出口阀Valve穿过大坝底部；水流泥沙从各进沙首部BE进入、经过各组多级分支管道汇流至主输沙管道L0内、利用水库的上下游落差最终从出口阀Valve排出。所述主输沙管道L0为沿水流方向逐渐加粗的圆形管道或是上部矩形、下部梯形的复合断面管道，垂直于水库大坝轴线建造，长度根据工程需要而定，大致为100～1000m的数量级；多级分支管道则采用圆形截面。本实施例的多级分支管道A仅含有第一级分支管道L1A，该多级分支管道的汇流口端A0与主输沙管道L0相交、末端与1个进沙首部BE相连，故汇流口端A0汇合了从2个进沙首部BE进入的水流泥沙；多级分支管道B由第一级分支管道L1B和2个相同的第二级分支管道L2B构成，2个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树杈结构的多级管道自动排沙装置,其特征在于,该装置包括多个进沙首部，由主输沙管道和若干组多级分支管道组成的树杈结构多级管道，以及出口阀；其中，主输沙管道沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，各组多级分支管道的汇流口端与主输沙管道相连、末端与若干进沙首部相连，主输沙管道下游端通过出口阀穿过大坝底部；所述树杈结构多级管道满足各个进沙首部经过树杈结构多级管道汇流至出口阀的总水头损失相等原则，以实现利用水库的上下游落差进行自动排沙。

【技术特征摘要】
1.一种树杈结构的多级管道自动排沙装置,其特征在于,该装置包括多个进沙首部，由主输沙管道和若干组多级分支管道组成的树杈结构多级管道，以及出口阀；其中，主输沙管道沿水流方向布设在水库坝前区域的河床上，各组多级分支管道的汇流口端与主输沙管道相连、末端与若干进沙首部相连，主输沙管道下游端通过出口阀穿过大坝底部；所述树杈结构多级管道满足各个进沙首部经过树杈结构多级管道汇流至出口阀的总水头损失相等原则，以实现利用水库的上下游落差进行自动排沙。2.如权利要求1所述树杈结构的多级管道自动排沙装置,其特征在于,所述的每组多级分支管由至少一级分支管道构成，每组多级分支管道相同或者不同。3.如权利要求1所述树杈结构的多级管道自动排沙装置,其特征在于,所述的进沙首部包括进沙孔、防沙板以及将防沙板固定于进沙孔上方的竖杆；其中，所述的进沙孔为两端开敞的薄壁壳型结构，由喇叭口、喉道和90度弯头依次拼接构成，喇叭口的大口端垂直向上，竖杆支撑于大口端的侧壁上，90度弯头转向水平后与树...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴奎，
申请(专利权)人：王兴奎，
类型：发明
国别省市：北京;11