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摘要
旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术，为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响，该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性，分析了其截沙率变化规律。结果表明，当来流条件改变时，旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化，在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下，旋流排沙渠道的排沙量减小，余沙量增加，其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显，最大变幅为16.3%。不同水沙条件下0.075～0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异，且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主，而粒径>0.315～3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小。排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加，而随流速的增加而减少，但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6%。在渠道下游设置挡水板后，旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升，提高了粒径>0.16～0.315 mm泥沙的排除效果，与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点，改善了排沙洞内的泥沙淤积问题。旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果，能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙（在不同水沙条件下最小截沙率为76.9%），从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响，因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性。该研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性，成果可为其在工程中的设计和应用提供参考。
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