[發(fā)明專利]減少輸水管道內(nèi)泥沙沉積的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110292500.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN112984263B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大鵬;皇甫偉;鄭二偉;孫培翔;劉潤(rùn)澤;任旭升;陳方旎;楊曉龍;張亞輝;閆觀清;李道廣;石公瑾;孫永吉;王守敏;齊寧波;孫家寶;王金良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司
• 主分類號(hào): F16L55/00
• 分類號(hào): F16L55/00;F15D1/02
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所(普通合伙) 41114
• 代理人: 劉一曉;韓華

本發(fā)明公開了一種減少輸水管道內(nèi)泥沙沉積的方法，包括第一步，制作犁鏵型導(dǎo)流葉片；所述犁鏵型導(dǎo)流葉片結(jié)構(gòu)相同，均由圓臺(tái)側(cè)壁裁片制得，所述圓臺(tái)的上底面半徑:下底面半徑:高=1:3:15，且犁鏵型導(dǎo)流葉片的短圓弧兩端點(diǎn)間距:長(zhǎng)圓弧兩端點(diǎn)間距=1:4；第二步，制作輸水管道，輸水管道內(nèi)壁為鋼質(zhì)，在其內(nèi)壁上采用貼角焊的方式焊接犁鏵型導(dǎo)流葉片，并使犁鏵型導(dǎo)流葉片的弧形凹面均迎著來水方向設(shè)置。本發(fā)明能夠達(dá)到輸水管道內(nèi)泥沙沉積率在5%以下的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)輸水管道長(zhǎng)期、連續(xù)、穩(wěn)定輸水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水利工程中長(zhǎng)距離輸水技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種減少輸水管道內(nèi)泥沙沉積的方法。

背景技術(shù)

位于我國西北部的多泥沙輸水工程（如揚(yáng)黃工程）在投入運(yùn)行后均存在泥沙沉積問題，當(dāng)泥沙沉積嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輸水管道輸水功能減弱，嚴(yán)重威脅輸水管道行水安全，影響輸水工程的安全長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。上述輸水管道泥沙沉積的主要原因是輸送水體自帶泥沙的沉積。輸水管道中泥沙嚴(yán)重沉積會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)部糙率增大、過流面積減小、輸水流量降低，同時(shí)，還會(huì)增加管道支撐設(shè)施的承載負(fù)擔(dān)，給工程安全運(yùn)行和管理帶來嚴(yán)重隱患。現(xiàn)有技術(shù)無法做到對(duì)輸水管道定期停水清淤，而且即便停水也無法清淤，輸水管道中泥沙淤堵基本處于自由發(fā)展?fàn)顟B(tài)，由此產(chǎn)生兩種結(jié)果。其一為當(dāng)輸水管道中泥沙沉積到一定程度后，依靠水體流動(dòng)加速使得水體內(nèi)泥沙的沉積與水體帶走進(jìn)行平衡，這種狀況是加大水泵消耗能源取得的非經(jīng)濟(jì)平衡模式；另一種是輸水管道內(nèi)的泥沙沉積逐步嚴(yán)重，直到輸水管道沉積堵死，拆除舊輸水管道，重新鋪設(shè)新管道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種減少輸水管道內(nèi)泥沙沉積的方法，具體可采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的減少輸水管道內(nèi)泥沙沉積的方法，包括如下步驟：

第一步，制作犁鏵型導(dǎo)流葉片；所述犁鏵型導(dǎo)流葉片結(jié)構(gòu)相同，均由圓臺(tái)側(cè)壁裁片制得，所述圓臺(tái)的上底面半徑:下底面半徑:高=1:3:15，且犁鏵型導(dǎo)流葉片的短圓弧兩端點(diǎn)間距:長(zhǎng)圓弧兩端點(diǎn)間距=1:4；

第二步，制作輸水管道，輸水管道內(nèi)壁為鋼質(zhì)，并采用貼角焊的方式焊接有犁鏵型導(dǎo)流葉片，所述犁鏵型導(dǎo)流葉片的弧形凹面均迎著來水方向設(shè)置。

所述犁鏵型導(dǎo)流葉片成組設(shè)置并沿水流方向順次排列，同組的犁鏵型導(dǎo)流葉片沿輸水管道的周向均勻間隔排列，每個(gè)犁鏵型導(dǎo)流葉片的根部貼附設(shè)置在輸水管道的內(nèi)壁上，其迎水面則與輸水管道的軸線斜交。

所述犁鏵型導(dǎo)流葉片每組為三個(gè)，包括位于輸水管道底部的第一犁鏵型導(dǎo)流葉片和位于輸水管道側(cè)上方的第二犁鏵型導(dǎo)流葉片、第三犁鏵型導(dǎo)流葉片，所述第一犁鏵型導(dǎo)流葉片、第二犁鏵型導(dǎo)流葉片和第三犁鏵型導(dǎo)流葉片與輸水管道的軸線傾角一致，均呈20-25°夾角設(shè)置。

所述犁鏵型導(dǎo)流葉片為厚度5-8mm的不銹鋼片，其短圓弧兩端點(diǎn)和長(zhǎng)圓弧底部端點(diǎn)的所在面與輸水管道內(nèi)圓周圓弧法線平行。

所述犁鏵型導(dǎo)流葉片的短圓弧和長(zhǎng)圓弧頂部端點(diǎn)處為鈍化圓角結(jié)構(gòu)。

研究表明，水體在輸水管道中的流速不同，而泥沙的運(yùn)動(dòng)是依賴于水體相對(duì)較大的流速而動(dòng)，即泥沙需達(dá)到臨界流速方可起動(dòng)，當(dāng)水流速小于一定值時(shí)泥沙又會(huì)落淤沉積，可見泥沙運(yùn)動(dòng)依賴的是相對(duì)大流速的區(qū)間，泥沙沉積依賴的是相對(duì)小流速的區(qū)間。輸水管道中的水體按照流速大小可分為層流、過渡流和湍流三種狀態(tài)，當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當(dāng)流速繼續(xù)增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場(chǎng)中有許多小漩渦，稱為湍流。通常情況下，輸水管道底部的泥沙需達(dá)到臨界流速即湍流條件下方可起動(dòng)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)流速小于臨界流速即湍流條件下泥沙又會(huì)沉積下落。