雨水管道沉积物冲刷特性

通过试验模拟雨水管道内沉积物的冲刷过程,探索不同水力、沉积物条件下雨水管道内的冲刷规律,结合数学模型拟合,计算特定条件下管道内沉积物的冲刷率和冲刷通量。结果表明,不同条件对管道内沉积物冲刷过程有较大影响,管道内较大的流量、坡度下,水流动能大,冲刷能力强,会带来较高的冲刷通量;而较小的粒径表层易剥离,以悬浮的形式被水流冲刷带走,因此在冲刷的前15 s表现出更高的冲刷通量;沉积厚度较大时,管道末端出水悬浮颗粒物质量浓度较高,也易形成较大的冲刷通量。经过构建数学模型,计算出了特定条件下雨水管道沉积物的冲刷率和冲刷通量。     

变流量及初期效应下雨水管道内悬浮颗粒物的沉积规律

为探索变流量、雨水冲刷初期效应及叠加效应下,雨水管道内不同位置悬浮颗粒物的沉积规律,将模拟试验与数学模型拟合相结合,计算雨水管道内悬浮颗粒物的沉积量、最大沉积点和平均沉积速度等参数,分析其变化规律。结果表明:当管道流量增大时,悬浮颗粒物的最大沉积点在管道内发生有规律的迁移,依次由管道前段(距管口约1 m处)向中、后段(8～12 m处)推移,当管道流量减小时则相反;管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度随着管道流量的增大而增大,当管道流量减小时则其表现为先增大后减小,当管道流量由350 L/h降至300 L/h之间时管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度达到峰值;初期效应下,悬浮颗粒物浓度减小使得管道内悬浮颗粒物的沉积量和平均沉积速度均下降;叠加效应下,当管道流量增大、悬浮颗粒物浓度减小时,管道内悬浮颗粒物的最大沉积点向后迁移,管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度先略有下降再逐渐增大,当管道流量和悬浮颗粒物浓度分别为"390 L/h、52 mg/L"时管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度达到峰值后迅速下降;当管道流量和悬浮颗粒物浓度同时减小时,管道内各段悬浮颗粒物的沉积量和平均沉积速度均迅速下降,最终趋向于"0"。     

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.