[发明专利]一种含沙水源滴灌用沉沙池及其优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于农业节水灌溉技术领域的沉沙池及其优化方法，特别是关于一种高含沙水源滴灌用沉沙池及其优化方法。

背景技术

沉沙池是引黄滴灌过程中，沉淀-过滤设施中初级过滤的重要一环，具体为利用重力沉降作用，使水中的悬浮固体颗粒自然沉降至池底，降低水中杂质含量的除沙装置。沉沙池可将高含沙水源中大颗粒初步滤净，其过滤效率直接影响到整个沉淀-过滤系统的稳定运行。但是，现有沉沙池沉沙效率低，沉淀泥沙不能及时排出池外回用，这些均成为制约沉沙池推广应用的瓶颈问题；且黄河水水质尤为复杂，泥沙问题十分突出。黄河三门峡以上多年平均来沙量达16亿吨，多年平均含沙量37.6kg，居世界名河之首。这些都表明，更加有效提高泥沙沉降率成为引黄滴灌的重中之重。国内外也有部分提出沉沙池形式，如：新疆石河子大学刘焕芳等（专利号：ZL200520135844.3）公开了一种微灌用冲洗式沉沙池，其通过槽状通道首部的横向调流板、其上分布的缓流孔和尾部的横向挡流板，提高对地表水中的泥沙进行处理效率，但其并未提出各部位的合理设计参数，有碍于其更大范围的推广应用。何晓宁等（专利号：ZL200920277217.1）公开了一种条形沉沙过滤池，其通过在悬空过滤室底面上设置滤网提高滤水效率，并且使系统故障率降低，但并未提出合理的泥沙清除措施及防止滤网堵塞的适用措施。现有的沉沙池设计存在的问题是泥沙沉降效率及回用率较低，结构设计缺少合理的理论基础，关键是缺乏有效的结构优化及设计参数选择方法。

计算流体力学（CFD）通过计算机数值计算及图像显示方法，在时间和空间上定量的描述流场数值解，以其本身的适用性、灵活性及在降低设计成本、缩短开发周期方面的优势，在结构优化设计方面得到了较为广泛的应用。但未见应用此方法对引黄滴灌过程中沉沙池进行结构优化及选择最佳设计参数。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种泥沙沉降率高，能够及时排沙，适用范围广，且占地少、造价低、建设方便的含沙水源滴灌用沉沙池及其优化方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种含沙水源滴灌用沉沙池，其特征在于：它包括沿水流方向依次设置的稳流消能段、过滤段、静水沉沙段和集水段；所述稳流消能段为一长条形渠道，其两侧相对设置有若干调流齿，两侧的各所述调流齿间隔交替设置，且沿水流方向具有一定的倾斜角度；所述过滤段为弧形过滤渠道，连接所述稳流消能段和宽于所述稳流消能段的静水沉沙段；所述静水沉沙段为长条形渠道，所述静水沉沙段的底面设置成逆坡的形式，沿水流方向逐渐变高，所述逆坡上沿水流方向并排设置有若干斜板，各所述斜板拼接成一层覆盖在所述逆坡的上表面，所述斜板的表面沿水流方向设置呈拱形结构，相邻两所述斜板之间形成倒三角形的沉沙池；在所述静水沉沙段的底面泥沙沉积处设置有若干涡管，各所述涡管沿截断水流的方向横向设置，从所述静水沉沙段内的一侧倾斜通向另一侧，所述涡管底部的高度低于所述斜板和逆坡的表面，所述涡管的顶部沿涡管轴向开设有一条形口，所述涡管的两端均设置有一副池；所述集水段为长条形渠道，该段的宽度与所述静水沉沙段的宽度相同，所述集水段内与所述静水沉沙段的连接处设置有一直角三角堰，所述直角三角堰上水平间隔设置有若干条形的取水槽，各所述取水槽位于所述静水沉沙段的上方，各所述取水槽的侧壁上均设置有若干进水孔，各所述取水槽的顶部设置有取水口。

采用卵石在所述稳流消能段的入口处增设渗滤坝。

所述稳流消能段的末端与所述过滤段的连接处设置有拦污栅。

所述静水沉沙段的底面泥沙沉积处，水流沙相体积分数超过平均含沙量的30%处设置有若干所述涡管。

各所述取水槽的顶部设置的所述取水口为梯形，下窄上宽。