Page 89 - 2025年第56卷第2期

Ａ．排沙漏斗；Ｂ．稳水箱；Ｃ．蓄水池；Ｄ．三角形薄壁堰；Ｅ．排沙管道；Ｆ．集水箱；Ｇ．溢流出口；Ｈ．投沙区
图 ２ 原型沙、模型沙级配曲线及试验装置示意

模型试验分为浑水试验和清水流场测量两部分。为模拟泥沙淤积在漏斗室内的情况，试验中先在
模型底板上利用天然沙铺设淤积体，然后在其表面喷浆将淤积体固定，喷浆后的淤积体表面糙率为
０．０１６～０．０２３，原型工程中漏斗底板泥沙淤积后其粗糙度与天然河道相近，糙率为 ０．０２８～０．０３５，故铺
设淤积体后的模型亦满足糙率要求。利用无悬板区域的淤积体平均厚度 δ 来量化淤积状况，结合实际
工程中的淤积情况，本试验设置 ４个淤积工况，分别为 δ ?ｈ ＝ ０（无淤积）、０．２、０．４和 ０．６，其中 ｈ为进
水涵洞高，各淤积体形态如图 ３所示。试验中采用的流量分别为设计流量 Ｑ ＝ １５．９Ｌ?ｓ （原型工程设计
设
３
３
流量 ６６ｍ ?ｓ）、０．６８Ｑ ＝ １０．８Ｌ?ｓ（原型工程枯水期流量 ４５ｍ ?ｓ）、和 １．０９Ｑ ＝ １７．４Ｌ?ｓ（原型工程汛
设
设
３
３
期流量 ７２ｍ ?ｓ）。其中各流量下对应的含沙浓度分别为 １．６５、３．１５和 ４．７６ｋｇ?ｍ 。根据计算试验所需
泥沙配出一定浓度的高含沙量水沙混合物，利用浑水泵将配好的高含沙量水沙混合物抽送至漏斗进口
前，使其与进口涵洞前的水流充分混合，满足试验所需浓度的水沙混合物由进水涵洞进入排沙漏斗。
文献［ ３７］研究结果表明排沙漏斗清水、浑水流场中流速分布规律基本一致，当含沙浓度达到 ３５．８ｋｇ?ｍ ３
３
时，浑水流场的切向流速较清水流场增大 ３５％。本试验中含沙浓度最大值不超过 ５ｋｇ?ｍ ，可近似认
为清、浑水流场条件下流速大小受含沙浓度影响较小。为便于测量过程中观测空气涡尺寸及形态变
化，流场测量时采用清水流场，流量与浑水试验相同。

图 ３ 不同工况淤积体形态

２．２ 量测方法 流量用三角形量水堰测量，其测针精度为±０．１ｍｍ。其中溢流出口和排沙底孔流量分
别记为 Ｑ和 Ｑ，二者之和为排沙漏斗的总进口流量 Ｑ。浑水试验部分，Ｑ 与 Ｑ的比值即为排沙耗水
ｉ
ｄ
ｄ
ｏ
ｉ
率，如式（ １）所示。泥沙截除率测量时，利用容积为 ２５０ｍｌ经过严格率定的硬质透明玻璃容量瓶对溢
流出口和排沙底孔含沙水流进行采样。为消除淤积厚度随试验时长的变化而对泥沙截除率和排沙耗水
率结果的影响，在模型运行 ３ｈ之内，每间隔 １５ｍｉｎ采样一组，每组试验样品采集 ３次，每个工况下
共采样 １２组，采用高精度（精度为 ０．００１ｇ）电子天平对每次采集在容量瓶内的水沙混合物进行称重，
采用置换法 ［３８］ 分别计算各工况下溢流出口及排沙底孔处的含沙浓度，将每个工况下 １２组含沙浓度数

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