發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 19:09

【摘要】：灌溉渠道是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的水利設(shè)施。渠道在運(yùn)行過(guò)程中,由暴雨、洪水等因素引起的水土流失,會(huì)造成渠內(nèi)沉積淤泥,減少過(guò)流面積,使水流速度降低、流量減少,影響灌溉效率。受渠道寬度和水深限制,并考慮渠道的防滲漏要求,現(xiàn)有河道清淤設(shè)備無(wú)法在渠道中進(jìn)行清淤作業(yè),以致長(zhǎng)期以來(lái),渠道淤泥清理都是人工作業(yè)完成。隨著人口出生率下降和農(nóng)村剩余勞動(dòng)力的減少,渠道清淤已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水利建設(shè)亟待解決的問(wèn)題。本課題擬通過(guò)對(duì)現(xiàn)有清淤方法的研究,開(kāi)發(fā)一種適合灌溉渠道的清淤設(shè)備,實(shí)現(xiàn)在不空渠、不損傷渠道、不影響渠道周邊環(huán)境的條件下完成渠道的清淤作業(yè)。該設(shè)備的開(kāi)發(fā)對(duì)提高渠道的灌溉能力,確保灌區(qū)糧食產(chǎn)量具有重要意義。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.渠道水文參數(shù)及淤泥物理特性試驗(yàn)研究。分析了委托單位提供的渠道淤積深度,淤泥顆粒分布等渠道水文參數(shù),并用試驗(yàn)的方法測(cè)得了渠道淤泥的密度、孔隙率、含水率、內(nèi)摩擦角、粘聚力等物理及力學(xué)特性參數(shù),為清淤設(shè)備的方案制定及相關(guān)數(shù)值模擬提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.在分析了現(xiàn)有清淤方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種“絞-沖”式清淤方法,該清淤方法將絞刀切削、射流沖刷兩種方式結(jié)合起來(lái)使泥沙起動(dòng),利用渠道水流將泥沙帶走至下游農(nóng)田。論文從泥沙起動(dòng)條件、渠道挾沙能力、泥沙輸送距離三個(gè)方面進(jìn)行理論分析,論證了“絞-沖”式清淤方法的可行性。3.基于FLOW-3D平臺(tái),結(jié)合所制定的清淤方案及所測(cè)得淤泥特性參數(shù),對(duì)不同射流角度下的射流沖刷進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)沖刷角在45°左右更有利于泥沙起動(dòng),相較于其它沖刷角度,該角度下的沖刷坑面積更大,深度更深;并在45°沖刷角條件下,對(duì)不同流速的射流沖刷進(jìn)行仿真計(jì)算,分析不同流速下短時(shí)間內(nèi)的沖刷坑深度,當(dāng)射流流速為17m/s時(shí),沖刷坑深度滿足要求。4.基于LS-DYNA平臺(tái),采用所測(cè)得淤泥特性參數(shù),對(duì)絞刀切削淤泥過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,得到了切削過(guò)程中絞刀的切削阻力曲線及阻力矩曲線,在切削過(guò)程中,絞刀轉(zhuǎn)速為90r/min,移速為0.3m/s的情況下,單組絞刀所受最大阻力為45N,所受最大阻力矩為13.5N·m。5.設(shè)計(jì)了渠道清淤船原理樣機(jī),尤其對(duì)淤泥清理裝置進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),并基于數(shù)值模擬得到的射流沖刷系統(tǒng)及絞刀切削系統(tǒng)的工作參數(shù),對(duì)驅(qū)動(dòng)絞刀的液壓系統(tǒng)及水射流系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,并采用flowmaster軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的水射流系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,發(fā)現(xiàn)噴嘴流速基本符合清淤作業(yè)需求。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S277
【圖文】：

圖 1.1 韶山灌區(qū)清淤現(xiàn)場(chǎng)為解決人工清淤生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、農(nóng)村剩余勞動(dòng)力缺乏且空渠作業(yè)影響居民生活的問(wèn)題，本文旨在開(kāi)發(fā)機(jī)械化程度及工作效率較高、適宜灌溉渠道清淤工設(shè)備，要求在清淤等作業(yè)過(guò)程中不空渠，不損傷渠道，不影響渠道周邊作物和不破村環(huán)境，并滿足渠道暢通、農(nóng)田灌溉和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)要求。本課題對(duì)保障灌區(qū)的糧量，建設(shè)優(yōu)越鄉(xiāng)村環(huán)境、促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài).1 清淤方法綜述河道的淤積會(huì)給輸水，通航帶來(lái)極大不便，所以疏浚業(yè)興起較早，1770 年世界艘真正意義上的鏈斗式挖泥船在荷蘭問(wèn)世，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者

對(duì)于那些沒(méi)有防洪、排洪、流量較小的河道，一般采用干挖淤泥清理的方式進(jìn)行如圖 1.3 所示，將河道的水排干后，如果道路條件允許，則采用挖掘機(jī)對(duì)淤泥進(jìn)，挖出的淤泥直接由工程車往外運(yùn)輸，對(duì)于無(wú)法滿足工程車輛通行的河道，則采挖掘、運(yùn)輸淤泥，干挖淤泥清理方式的優(yōu)點(diǎn)在于淤泥清理較為徹底，對(duì)設(shè)備和技不高，清理出的淤泥含水率較低，易于處理[17]。但是該方法如果用于渠道淤泥清端較多，首先，灌溉渠道覆蓋面積大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，清淤工作量大，如果采用干挖，則需長(zhǎng)時(shí)間停水?dāng)嗔鳎绊懴嚓P(guān)企業(yè)的生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)損失。其次，渠道周圍況較差，大部分渠段無(wú)法通行工程車輛，只能采用人工清理的方式進(jìn)行，其效率成本較高。最后，淤泥岸邊堆放不僅會(huì)占用土地資源，而且會(huì)造成二次污染。

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本文編號(hào)：2731988