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沉沙池

用以沉淀水流中泥沙的水池。通常布置在渠首,有时也布置在渠系中,其断面远大于引水渠道,进出口设控制闸门。水流通过时,由于流速降低,挟沙能力减小而使大于规定粒径(即设计粒径)的泥沙沉淀于池中,从而减少出池水流的含沙量及大粒径泥沙,以达到澄清水流的目的。当沉沙池淤至一定程度,因流速加大而使具有设计粒径的泥沙不能下沉时,则需排除淤沙以保证沉沙池的正常工作。

用以沉淀水流中泥沙的水池。通常布置在渠首,有时也布置在渠系中,其断面远大于引水渠道,进出口设控制闸门。水流通过时,由于流速降低,挟沙能力减小而使大于规定粒径(即设计粒径)的泥沙沉淀于池中,从而减少出池水流的含沙量及大粒径泥沙,以达到澄清水流的目的。当沉沙池淤至一定程度,因流速加大而使具有设计粒径的泥沙不能下沉时,则需排除淤沙以保证沉沙池的正常工作。渠首沉沙池做为取水枢纽的组成部分,布置在进水闸前后,用以沉积粗颗粒泥沙。渠系沉沙池布置在渠系内部,常做为二级沉沙设施,用以沉积颗粒较细的悬移质泥沙。灌区内的低洼地可用做天然沉沙池,通称沉沙区,运用期间不需清淤,泥沙淤满后即做为农田使用。沉沙池按清淤方法不同,分为机械清淤式及水力冲洗式两类。水力冲洗的清淤方式可节省能源,便于管理,在具有冲洗水头的情况下应优先采用。水力冲洗按工作程序不同,又可分为定期冲洗和连续冲洗。沉沙池的构造因冲洗方式不同而具有不同的特点。

定期冲洗式沉沙池 其工作特点是供水沉沙与冲洗交替进行。在供水阶段,水流中大于及等于设计粒径的泥沙不断下沉,澄清的水供给下游渠道。当池内淤沙达到一定厚度时,设计粒径的泥沙开始进入下游渠道,则应停止供水进行冲洗。冲洗的间隔时间是由进闸水流的流量、含沙量、颗粒组成以及沉沙池的结构尺寸确定的。定期冲洗式沉沙池通常由上下游连接段、进出口控制段、沉淀室及冲沙设施等部分组成(图1,a)。根据通过流量的大小,沉淀室可设计成单室和多室。单室沉沙池结构简单,适用于供水流量小于15~20米3/秒的情况,但冲洗时需停止渠系供水。当引水流量较大,灌溉设计保证率较高时,常采用多室沉沙池,可在不影响正常供水的情况下,对沉淀室进行轮流冲洗。定期冲洗式沉沙池水力设计的基本要求是合理确定沉淀室尺寸,使规定粒径或规定比例的泥沙能在室内下沉,并保证在冲洗时将淤沙冲到下游河道。沉淀室过水断面A,根据引水最大流量Q m ax及沉沙要求的纵向流速V 确定;沉淀室长度L,根据泥沙沉积长度S 确定。对沉积粒径较大的悬移质泥沙的沉淀室,其尺寸可按下列公式计算(图1,b):

图1 定期冲洗式沉沙池

沉沙池

式中 H为水深;ω为设计粒径泥沙的沉速(见沉降速度);K为考虑水流紊动对沉沙的不利影响而采用的安全系数,一般为1.2~1.5。

连续冲洗式沉沙池 其工作特点是沉沙、供水与冲洗同时进行,冲沙不影响供水。多用于含沙量较大、颗粒较粗,且用水部门不允许停水的情况。连续冲洗式沉沙池按平面形状可分为直线形沉沙池及曲线形沉沙池两种。图2所示的曲线形沉沙池常布置在由山区或丘陵区河流引水的渠首,引水时利用弯道环流作用,将底层水流中挟带的推移质不断地输移至凸岸,通过设在岸边的一系列廊道将泥沙排走。这种沉沙池造价低廉,工作可靠,在中国新疆维吾尔自治区修建较多,已积累了比较成功的设计和运行经验。

图2 曲线形沉沙池