承壓式合流制溢流深井淤積及清淤技術(shù)研究.pdf

1、承壓式合流制溢流深井是在原有合流管道埋深較大時(shí)所采用的一種特殊的溢流井，這種溢流井在降低了造價(jià)和施工難度的同時(shí)也存在水力條件差和易于淤積的問(wèn)題。本文采用現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)、模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了承壓式合流制溢流深井的水力特性和淤積規(guī)律，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自虹吸水力清淤裝置，并研究了該裝置的水力特性和清淤效果。研究?jī)?nèi)容分述如下：
　　 1、應(yīng)用管道聲納系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)淤積調(diào)查，掌握承壓式溢流深井的淤積狀況和淤積變化情況；同時(shí)采用流量

2、計(jì)監(jiān)測(cè)流量變化，將其與淤積狀況作對(duì)比分析。結(jié)果顯示，溢流深井內(nèi)普遍存在1-2m的淤積層，與B1型井相連的截流干管內(nèi)基本沒(méi)有淤積，而與B2型井相連的截流干管內(nèi)存在0.1-0.4m的沉積層。
　　 2、通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究承壓式溢流井的水力特性和淤積規(guī)律，分析溢流井淤積原因，為設(shè)計(jì)清淤裝置提供依據(jù)。結(jié)果顯示，恒定流時(shí)溢流井內(nèi)流場(chǎng)總體上呈現(xiàn)為包含兩個(gè)螺旋上升渦流的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，渦流中心的切應(yīng)力和紊動(dòng)能較小，泥沙實(shí)驗(yàn)時(shí)該區(qū)域的固體顆粒

3、沉積量較大；渦流周邊的切應(yīng)力和紊動(dòng)能較大，固體顆粒沉積量較小。
　　 3、根據(jù)承壓式溢流井的水力條件，設(shè)計(jì)了自虹吸水力清淤裝置。通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，研究了該裝置的水力特性。結(jié)果顯示，自虹吸水力清淤裝置能明顯改善溢流井底部的水力條件，其速度場(chǎng)對(duì)承壓武溢流深井的清淤和防淤均能起到顯著作用。自虹吸水力清淤裝置運(yùn)行所產(chǎn)生的井室底面切應(yīng)力與作用水頭差之間呈線性關(guān)系，而在相同水頭差作用下底面切應(yīng)力與虹吸管截面積參數(shù)(1/S)呈指數(shù)關(guān)系。

4、
　　 4、通過(guò)泥沙實(shí)驗(yàn)研究了自虹吸水力清淤裝置的清淤效果。結(jié)果表明：首次清淤率在總清淤率中所占比重最大，隨著運(yùn)行次數(shù)的增加泥沙面趨于穩(wěn)定，清淤率急劇下降。首次清淤率和總清淤率均隨著虹吸管截面積參數(shù)(1/S)值的增大而增大，但其增長(zhǎng)速度隨著(1/S)值的增大而降低，(1/S)增大到一定值后清淤率的增長(zhǎng)不再明顯。
　　 5、在固液兩相流的數(shù)值模擬中，固體顆粒在邊界的沉降現(xiàn)象與當(dāng)?shù)卮裁媲袘?yīng)力(BSS)有較強(qiáng)的相關(guān)性，本文通過(guò)