小浪底水库泥沙管道高效输送的合理参数分析

曾杉+秦毅+李时

摘要：针对管路中沿程实时变化的含沙量和颗粒级配情况，借鉴以往的研究成果，从管路中泥沙的冲淤变化、悬浮特性等多角度分析确定了管道输送泥沙的临界不淤流速；并采用实测值与模型计算值对比拟合的方法，确定了用费祥俊的临界不淤流速计算模型来分析本次管道输送的临界不淤流速；最后，以理论与实践结合提出小浪底水库泥沙管道高效输送的管径和含沙量，为今后试验或生产实践提供参考依据。提出了管径为0.325 m和0.63 m两种不同工况的高效输送参数：含沙量均为620 kg/m³，中值粒径范围0.0512～0.062 9 mm，D₉₀为0.14 mm，输送流速分别可在1.75～2.08 m/s和2.08～2.2 m/s之间进行调节。对应最大月排沙量分别为8.95万t和34.72万t。关键词：水库泥沙；管道输送；临界不淤流速；高效输沙

中图分类号：TV145；TV134 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）05-0156-08

1研究意义及研究现状

小浪底水利枢纽工程位于黄河中游最后一个峡谷河段，控制黄河流域98%以上的泥沙来量。然而小浪底水库“淤粗排细”设计没有很好实现，粗颗粒泥沙大量淤积在库尾，较细的泥沙则淤积在坝前，而且淤积也不是完全按照初步设计发展，非常不利于水库总库容的利用和水库异重流排沙，尤其是随着水库运用逐步进入拦沙后期，这一问题将越来越突出严重。为解决这一问题，河南河务局经过多年实践研究，提出了“远距离管道输沙”的水库清淤方法。其基本思想是：利用水泵喷射系统捣碎库底泥沙使其悬浮，再用管道输送到库外。根据远距离管道输沙的设想，河南河务局设计了水库库区输沙装置并在小浪底库区进行现场水上试验。……