圆中环水沙分离装置 【技术领域】
本发明涉及水利工程，属于利用动态水流自身的能量，将河道的水沙分离的装置，特别是圆中环水沙分离装置。
背景技术
山溪性河流含沙量大且粗细不均，泥沙浓度达数十至数百千克/立方米，这给人民生活用水及农业、工业用水带来了极大的不便；在农业生产方面：泥沙经常淤积渠道，影响了渠道的过水能力，降低了水利工程的使用年限。
目前，解决河道内泥沙淤积问题的工程措施为：直线型沉沙池和曲线型沉沙池。
直线型沉沙池可分为单室沉沙池、双室沉沙池、多室沉沙池以及带有侧渠的沉沙池。直线型沉沙池适用于流量小的灌区，当供水流量较大时可采用双室或多室沉沙池。但该方式冲沙时间长、冲沙耗水量大且沉沙效果差。
曲线型沉沙池是利用弯道环流理论将水沙分离。曲线型沉沙池由于弯道内的水流流速较大，因此其用水量较多、冲沙时间比较长：而且曲线型沉沙池的淤积情况比较严重。
CN200620167747.2专利公开了一种圆中环沉沙池，其结构为具有出水口的环形汇水渠封闭环内的设置的沉沙池，其底面呈向上凸起的圆锥面形，位于沉沙池内的直涵管其顶面设置的通孔与沉沙池圆锥面顶端设置的出水口连通，直涵管的尾部连接着冲沙闸，环形冲沙道连接的冲沙涵管从环形汇水渠的下部穿过，其出口连接着冲沙渠。在工作时，先关闭内冲沙闸和外冲沙闸，挟沙水流由进水渠壅高后进入直涵管，经出水口进入沉沙池内。从出水口进入沉沙池的挟沙水流首先沿环形冲沙道作圆周运动，然后水位壅高的稳定水流流速降低，水流挟沙能力降低，沙粒沉淀，表层清水沿环形汇水渠内堰的环形顶面溢入环形汇水渠，输出供使用。该沉沙池排沙所用的时间少，冲沙用水量小，水沙分离效果好，可实现连续供水，但是该沉沙池只能沉淀颗粒较大的沙粒，比重大于1的悬浮颗粒可以利用自身的重力作用沉淀到池底。挟沙水中颗粒较小的泥沙和比重小于1的悬浮颗粒仍然在水中不能分离，供水质量比较低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种圆中环水沙分离装置，不仅对于挟沙水流的水沙分离效果好，排沙所用的时间少，冲沙用水量少，可实现连续供水，而且滤水效果好，可以分离沉淀池中沉淀水中颗粒较小的泥沙和比重小于1的悬浮颗粒，提高供水质量。
本发明的目的是这样实现的：一种圆中环水沙分离装置，包括与进水渠连通的直涵管，具有出水口的环形汇水渠封闭环内设置的沉沙池，其底面呈向上凸起的圆锥面形，位于沉沙池内的直涵管其顶面设置的通孔与沉沙池圆锥面顶端设置的出水口连通，环形汇水渠的内堰顶面等高，直涵管与环形冲沙道的接口处设置着池内冲沙闸，环形冲沙道的始端底面至环形冲沙道连接冲沙涵管的底面高差依次降低，环形冲沙道连接的冲沙涵管从环形汇水渠的下部穿过，其出口连接着冲沙渠，在冲沙渠上设置着外冲沙闸，在环形汇水渠的内堰壁面上通过支架支撑固定着向沉沙池内悬空的环形挡水壁，在环形挡水壁的底部与环形汇水渠内堰壁之间的过水面上均布安装着过滤装置。
由于本发明在环形汇水渠的内堰壁面上通过支架支撑固定着向沉沙池内悬空的环形挡水壁，在环形挡水壁的底部与环形汇水渠内堰壁顶部之间的过水面上均布安装着过滤装置。在挟沙水流中大部分颗粒在重力作用沉淀下来后，部分未被沉淀下来的细沙粒和悬浮颗粒通过过滤装置的过滤下，从水流中分离出来，经过滤后地清水从环形汇水渠的内堰顶面溢流流入环形汇水渠，再进入渠道连接的清水池，输出供使用。因此，本发明不仅对于挟沙水流的水沙分离效果好，排沙所用的时间少，冲沙用水量少，可实现连续供水，而且滤水效果好，可以分离沉淀池沉淀水中颗粒较小的泥沙和比重小于1的悬浮颗粒，提高供水质量。
【附图说明】
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1的主视示意图；
图2为图1的A-A剖视结构示意图；
图3为图1的B-B剖视结构示意图；
图4为图3I部剖视放大结构示意图；
图5为本发明实施例2的主视示意图；
图6为图5的C-C剖视结构示意图；
图7为图5的D-D剖视结构示意图；
图8为浮球滤水管工作状态剖视结构示意图；
图9为浮球滤水管反冲洗状态剖视结构式示意图；
图10为本发明实施例3的主视结构示意图；
图11为图10的E-E剖视结构示意图；
图12为图10的F-F剖视结构示意图。
【具体实施方式】
一种圆中环水沙分离装置，如图1、图2、图3、图5、图6、图7所示，包括与进水渠1连通的直涵管6，具有出水口的环形汇水渠3封闭环内设置的沉沙池，其底面呈向上凸起的圆锥面形，位于沉沙池内的直涵管6其顶面设置的通孔与沉沙池圆锥面顶端设置的出水口7连通，环形汇水渠3的内堰4顶面等高，直涵管6与环形冲沙道2的接口处设置着池内冲沙闸8，环形冲沙道2的始端底面至环形冲沙道2连接冲沙涵管9的底面高差依次降低，环形冲沙道2连接的冲沙涵管9从环形汇水渠3的下部穿过，其出口连接着冲沙渠，在冲沙渠上设置着外冲沙闸10，在环形汇水渠3的内堰壁面上通过支架支撑固定着向沉沙池内悬空的环形挡水壁5，在环形挡水壁5的底部与环形汇水渠3内堰壁之间的过水面上均布安装着过滤装置。如图4所示，过滤装置的结构为环形挡水壁5的底部与环形汇水渠3内堰壁顶部之间的过水面上均布设置着滤网架，在滤网架上均布安装着过滤网11。当沉沙池内水流下降至环形汇水渠3内堰顶面以下过滤网11底部无水流顶托时，须对过滤网11进行冲洗。冲洗设备可采用在环形内堰上设置的高压喷头阵列进行冲洗；也可以采用高压水枪人工辅助冲洗。如图8、图9所示，过滤装置的结构为在环形挡水壁5的底部与环形汇水渠内堰壁4之间的过水面上设置着均布有滤水管安装孔的支撑面12，在支撑面12的安装孔中安装着浮球滤水管13。支撑面12由混凝土面构成。浮球滤水管13的结构为管体15的顶板16上均布设置着通孔，管体顶板16中心设置着导向孔，在浮球20的顶部固接着的导杆19其中部固装着板面均布有通孔的蜂窝板18，导杆19与导向孔动配合，蜂窝板18与管体15内壁动配合，在管体15的顶板16与蜂窝板18之间均布连接着过滤纤维束17。过滤纤维束17由纤维束滤料构成。支架由型钢斜撑支架27构成或支架由钢立柱或水泥柱14构成。使均布着滤水管安装孔的水泥支撑面12与环形汇水渠3内堰壁和以及环形挡水壁构成滤水管环渠，当浮球滤水管工作时，浮球被水浮托上升，使导杆带动蜂窝板在管体内上升，过滤纤维束17受到压缩，使过滤通道致密，由于被挤压的过滤纤维束达到一定的密度，达到所需的过滤效果。当沉沙池内水流下降随着浮球20浮托力的消失，浮球利用重力下沉拉伸浮球滤水管中的过滤纤维束17伸展，使之蓬松，这是储存于浮球环渠内的清水会对过滤纤维束17进行自动反冲洗。如图10、图11、图12所示的实施例3，在进水渠1的两侧设置着前池条堰21，其两侧设置的条形沉沙池22与环形汇水渠3连通，在进水渠1上安装着进水闸门23，在条形沉沙池22的渠底面的下方平行设置着涵管25，涵管25头部设置的进水孔与环形冲沙渠2连通，涵管25的尾部设置的出水孔26与条形沉沙池22连通，在涵管25上安装着闸门24。在无冰期引水状态时，进行沉沙排沙。在结冰期的蓄冰排冰功是这样实现的，先开启进水闸门23和内冲沙闸8，关闭外冲沙闸10，挟浮冰的水流由进水渠1进入直涵管6，从内冲沙闸8进入沉沙池内，进入沉沙池内的浮冰水流始终悬浮于池体表层水体中，这时开启闸门24使无冰的底层水通过出水孔26进入环形汇水渠3内。当沉沙池体内蓄积一定量的浮冰时，可采用与排沙相同的过程将蓄积的积冰排出沉沙池外。当池体排冰时，条形沉沙池22开始工作，这时会有一部分挟冰水进入环形汇水渠3中。由于本装置排冰时间很短，在排冰期间进入下游渠道的浮冰量会很少，不会影响下游水电站的正常工作。