李 琳，付海林，谭义海，裴建生，张 军

新型异向流沉沙池泥沙沉降特性试验与机理分析

李 琳1,2，付海林1,2，谭义海1,2，裴建生3，张 军1,2

（1. 新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052；2. 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室，乌鲁木齐 830052；3. 新疆水利水电规划设计管理局，乌鲁木齐 830099）

为了探明二级泥沙处理设施——新型异向流沉沙池的泥沙沉降特性及其沉沙机理，该研究开展了不同流量和不同含沙浓度的系列试验，并对泥沙运动过程进行了力学分析，建立并求解了新型异向流沉沙池双向倾斜薄板上泥沙运动的一阶非线性微分方程。研究结果表明，对于中值粒径为0.021 mm的细颗粒泥沙的含沙水流，长96 cm、宽10 cm、高110 cm的新型异向流沉沙池对流量为45～360 L/h的泥沙截除率为40%～88.53%，约为相同体积的底板倾斜和底板水平的条形沉沙池的1.2～2倍；单位时间沉降至集沙箱的泥沙量是底板倾斜条形沉沙池的1.3～2.3倍；不同时刻双向倾斜薄板上的泥沙运动速度和加速度均大于单向倾斜斜板，倾角为锐角时，角度越大，速度越大。工程设计时，若地形高差满足要求，双向倾斜薄板的倾角（<90°）越大越有利于提高沉降效率，若高差不满足，倾角应不小于泥沙休止角。研究结果可为新型异向流沉沙池结构优化及应用提供参考。

沉降作用；试验；沉沙池；水沙两相流；异向流动

0 引 言

在西北内陆地区的多沙河流域，常常需要在灌区引水干渠、农田灌溉系统首部设置沉沙池[1-2]，对进入滴灌带前的灌溉水源进行沉沙处理。传统沉沙池按形式可分为直线形沉沙池和曲线形沉沙池，其结构简单，施工方便，而且造价低廉，排沙效果良好。但受汛期……