排水管道内不同粒径沉积颗粒物冲刷率的分析与计算

为探究和量化在水流冲刷下,排水管道中不同粒径颗粒物冲刷沉积的过程,本文模拟排水管道内沉积颗粒的冲刷过程.冲刷过程中,粒径较小的悬移质颗粒(小于0.1 mm),在管道沿线取样测得水流中悬浮固体质量浓度(SS);粒径较大的推移质颗粒(0.1—2 mm),测得管道沿线不同位置沉积的颗粒质量.并建立两个数学模型分别计算排水管道内两类颗粒物的冲刷率.研究发现,悬移质颗粒,以水流中SS为依据,可计算出输送通量和冲刷率;推移质颗粒,以管道不同位置沉积下来的颗粒质量为依据,拟合出了管道中的沉积分布函数,是以e为底数的指数函数,可计算出冲刷量和冲刷率.模型计算出的冲刷率呈现出规律性:悬移质颗粒被冲刷成悬浮状态,随水流迁移过程中部分会再次沉积,使得悬移质颗粒的冲刷率从管道前段至中后段逐步降低,如初始沉积质量为100 g的0.045 mm悬移质颗粒,在0.30 m·s^-1的冲刷流速下,计算出管道前段冲刷率为78.94%,最终在管道后段降至13.89%;对于两类颗粒而言,颗粒物粒径越小,冲刷流速越大,初始沉积质量越小,冲刷率越高.