一种能够减少泥沙沉积的U形渡槽制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够减少泥沙沉积的U形渡槽，包括混凝土U形渡槽，所述混凝土U形渡槽的内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片。本实用新型专利技术通过在U形渡槽的内壁上设置犁铧型导流叶片，利用U形渡槽中的水体动能，在U形渡槽内的适当部位聚集能量，改变水体流动的速度和方向，使得U形渡槽内流动的水体处于湍流状态，阻止水体中悬浮的泥沙沉积，进而还使得泥沙远离U形渡槽的底部，基本达到U形渡槽内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现U形渡槽长期、连续、稳定输水。稳定输水。稳定输水。

【技术实现步骤摘要】
一种能够减少泥沙沉积的U形渡槽


[0001]本技术涉及水利工程中长距离输水
，尤其是涉及一种能够减少泥沙沉积的U形渡槽。

技术介绍

[0002]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渡槽水位偏高，严重威胁输水渡槽行水安全，影响输水工程的安全长周期稳定运行。对于人工修筑的敞口渡槽，其泥沙沉积的原因一方面是由于沿线风沙在渡槽内的沉降，另一方面是输送水体自带泥沙的沉积。当泥沙严重沉积时会致使渡槽内水位偏高，会加重渡槽基础设施的荷载，严重威胁渡槽行水安全，给工程安全运行和管理带来严重隐患。目前多采取定期停水清淤的泥沙治理方法，基本上是每年一次清淤，投入劳动力和物资费用较高；另外一种是减少渡槽供水流量，以缩小工程供水规模为代价换取保障运行工程安全，直至输水渡槽中泥沙沉积致使不能容忍的地步，再进行停水集中清淤。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本技术提供一种通过调节水流状态的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，具体可采用如下技术方案：
[0004]本技术所述的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，包括混凝土U形渡槽，所述混凝土U形渡槽的内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片。
[0005]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间隔排列在混凝土U形渡槽的横截面上，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在混凝土U形渡槽的内壁上，其迎水面则为与混凝土U形渡槽轴线斜交的弧形凹面结构。
[0006]所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于混凝土U形渡槽底部的第一犁铧型导流叶片和位于混凝土U形渡槽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混凝土U形渡槽的轴线倾角一致，均呈20
‑
25
°
夹角设置。
[0007]所述第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片对称设置，其与第一犁铧型导流叶片所在的竖直半径均呈45
°
夹角。
[0008]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。
[0009]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混凝土U形渡槽内圆周圆弧法线平行。
[0010]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。
[0011]所述犁铧型导流叶片通过设备埋件与混凝土U形渡槽相连。
[0012]所述设备埋件由基板和焊接在其上的把筋组成，所述基板为矩形不锈钢板，所述
把筋为尾部带有内弯钩的门型螺纹钢，把筋通过贴角焊方式与基板相连。
[0013]所述基板与犁铧型导流叶片逐一对应，每个基板上则沿纵向均匀间隔设置有多个把筋。
[0014]研究表明，水体在U形渡槽中的流速不同，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。U形渡槽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，U形渡槽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。
[0015]因此，本技术通过在U形渡槽的内壁上设置犁铧型导流叶片，利用U形渡槽中的水体动能，在U形渡槽内的适当部位聚集能量，改变水体流动的速度和方向，使得U形渡槽内流动的水体处于湍流状态，阻止水体中悬浮的泥沙沉积，进而还使得泥沙远离U形渡槽的底部，基本达到U形渡槽内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现U形渡槽长期、连续、稳定输水。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构示意图。
[0017]图2是图1的展开结构示意图。
[0018]图3是图1中犁铧型导流叶片的下料制作示意图。
[0019]图4是图1中犁铧型导流叶片的成品图。
[0020]图5是图1中设备埋件的结构示意图。
[0021]图6是图5的I
‑
I剖面放大图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本技术的保护范围不限于下述实施例。
[0023]如图1
‑
6所示，本技术所述的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，包括混凝土U形渡槽1，混凝土U形渡槽1的内壁上安装有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片2，每个犁铧型导流叶片2均具有弧形凹面结构的迎水面。
[0024]具体地，上述犁铧型导流叶片2通过设备埋件3与U形渡槽焊接相连。如图5、6所示，设备埋件3由矩形不锈钢板基板301和多个把筋302组成。基板301的长度为300mm的整数倍，宽度为300～500mm；把筋302采用普通螺纹钢弯折成门型结构，并在尾部制作两个内弯钩，用于加强其与U形渡槽混凝土衬砌层内独立基础的连接。把筋302的中部采用贴角焊方式与基板301连接，相邻把筋302的纵向间距为300mm，两端的把筋302与基板301端头的距离为150mm。设备埋件3制作好后像一条蜈蚣虫。
[0025]犁铧型导流叶片2为犁铧型结构，其由圆台侧壁裁片弯曲制成。上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。具体地，如图3、4所示，采用厚度5
‑
8mm的304不锈钢片卷制成小头半径为r、大头半径为3r、高度为15r的圆台，取圆台任意轴截面与圆台侧壁的相交线DC，在圆台小头圆周上取点A，使得线段AC=h，在圆台大头圆周上取点B，使得线段BD=4h，然后截取A、B、D、C四点形成的曲面作为犁铧型导流叶片2，并打磨A点和C点使得外形钝化圆润。在对犁铧型导流叶片2进行焊接安装之前，还需要将圆台侧壁裁片的AB边和CD边进行弧化弯曲处理，以便使犁铧型导流叶片2的根部与混凝土U形渡槽1内壁的设备埋件3紧密贴附。犁铧型导流叶片2与设备埋件焊接时，应与设备埋件3的基板301逐一对应，并保持A、B、C三点形成的平面与混凝土U形渡槽1的内圆周圆弧法线相互平行。
[0026]上述犁铧型导流叶片2分组设置并沿水流方向顺次排列，且犁铧型导流叶片2通过贴角焊方式与设备埋件3的基板301逐一连接，因此在浇筑混凝土U形渡槽1时，即按犁铧型导流叶片2的预设位置安装各个设备埋件3。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够减少泥沙沉积的U形渡槽，其特征在于：包括混凝土U形渡槽，所述混凝土U形渡槽的内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片。2.根据权利要求1所述的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，其特征在于：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间隔排列在混凝土U形渡槽的横截面上，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在混凝土U形渡槽的内壁上，其迎水面则为与混凝土U形渡槽轴线斜交的弧形凹面结构。3.根据权利要求2所述的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，其特征在于：所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于混凝土U形渡槽底部的第一犁铧型导流叶片和位于混凝土U形渡槽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混凝土U形渡槽的轴线倾角一致，均呈20
‑
25
°
夹角设置。4.根据权利要求3所述的能够减少泥沙沉积的U形渡槽，其特征在于：所述第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片对称设置，其与第一犁铧型导流叶片所在的竖直半径均呈45
°
夹角。5.根据权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张金辉，余新溟，付海水，李刚，刘源，刘润泽，杨晓龙，陈方旎，张建明，王浩，张亚辉，闫观清，祁鹏，齐宁波，石公瑾，孙家宝，赵恺毅，
申请(专利权)人：河南省水利勘测设计研究有限公司，
类型：新型
国别省市：