基于Fluent軟件的低壓輸水管道沉沙池流場模擬分析研究

范海東

(中工武大設計研究有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

作為農業水資源調度重要水利設施，建設輸水管道是解決水資源供需不足的重要舉措[1-2]，阿克蘇鄉高效節水低壓管道工程是推進高效節水的試點工程，為改善牧區生產條件，轉變傳統生產方式，增加牧民收入，構建和諧社會做出貢獻。沉沙池在輸水管道中起著沉淤降沙作用，研究該設施流場特性，分析沉沙效率與流場之間聯系，提升輸送水效率[3-4]。已有一些水利工程師與學者通過有限元分析，模擬計算沉沙池水流場特征；或通過現場監測與水工模型，獲得實測數據，分析數據規律，得出一些重要結論[5-8]。本文將利用流體模擬軟件建立分析模型，探討沉沙池流場特性，為提升輸水管道運輸效率提供重要理論參考。

1 工程概況

阿克蘇鄉隸屬于新疆達坂城，是新疆重要牧場，而農牧場的發展離不開水資源，為提升該地區牧區生產條件，增加牧民收入，在阿克蘇鄉地區建設高效節水低壓傳輸管道。流經牧區有一條黑溝河，北南流向，年流量為8.56×107m3，年徑流變差系數Cv為0.20，本項目輸水源頭即來自該河流，河流泥沙含量較多，流經區域內河道坡度較大，岸坡大量巖土體被沖刷作用影響，顆粒松散，故該輸水管道考慮設置沉沙池，減少浮沙比。經檢測河流水質，各項指標均符合農田灌溉用水的標準。地下水抽檢結果為TDs<0.4 g/L的HO3SO4-Ca(Mg)型淡水，賦存在河流大面積的沖積平原下沉積巖土層中。項目區內屬典型內陸型氣候，具有風沙大、溫差大等特點。考慮地下水資源充足，采取河流水資源與地下水資源補充性使用，設置一條主管為地下水井出水管，次管連接主管進入農牧區，可增加灌溉面積8 hm2。

根據項目區內地質鉆孔及現場踏勘，項目區域位于準噶爾-北天山褶皺帶中南部，沉沙池工程場地位于柴窩堡-達坂城山間斷陷盆地，場地內并無活躍地質構造帶，地層出露為中生界發育巖石，主要為礫石及部分粉砂巖，粒徑最大可達20 cm，深度超過2000 m。……