一、主要用途

　　該技術是通過試驗研究和工程應用而獲得到一項即可排除推移質(zhì)泥沙又可排除懸移質(zhì)泥沙的全沙排沙技術。它可用于灌溉、引水式電站、工業(yè)及人畜飲水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、挖泥船泥漿脫水以及筑堤淤地工程中的沙料粗化等諸多領域中的泥沙處理。

　　該排沙設施的主要經(jīng)濟技術指標為：1.處理流量范圍不限（實際應用的工程處理流量達0.02m³/s～65m³/s）；2可處理粒徑為0.05mm以上的各級泥沙，對0.5mm以上的推移質(zhì)泥沙可100%排除，對0.05mm以下的懸沙的排除率為90%以上；3.排沙耗水量平均僅占渠道引水量的3%；4.漏斗入口前的水頭大于0.2m即可，用于已建成的水電站可不降低原發(fā)電水頭；5.可以在渠道設計引水流量的變幅達80%的范圍內(nèi)正常工作。這一技術最突出的特點是：處理含沙水流的范圍和排沙耗水率等重要經(jīng)濟技術指標，均遠遠優(yōu)于目前國內(nèi)外其它排沙設施，工程結構簡單，造價低廉，運行管理方便，工作穩(wěn)定可靠，易于推廣。該項目于1995年被列為新疆維吾爾自治區(qū)科技興新項目，1996年獲得國家發(fā)明專利（專利號96114757.1），1998年8月14日自治區(qū)科委組織區(qū)內(nèi)外專家鑒定為國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進水平，榮獲1998年新疆維吾爾自治區(qū)科技進步一等獎和通過了2001年國家科技進步獎的初評（2001年5月31日“科技日報”公告）。

　　二、技術要點

　　該排沙設施的工作原理是充分利用三維立軸型螺旋流的輸沙特性。含沙水流沿漏斗邊壁切向進入排沙漏斗室后，受漏斗邊壁約束作用形成強度很大的環(huán)流，此水流又受到置于排沙漏斗內(nèi)的調(diào)流裝置作用而引發(fā)多種形式的副流，這一環(huán)流與多種副流的耦合便形成三維立軸型螺旋流，挾帶泥沙流向排沙底孔。同時，由于排沙漏斗中心底孔的存在，進入排沙漏斗的水流在其中心產(chǎn)生一自由渦，且在自由渦中間形成一空氣漏斗，在空氣漏斗周圍形成具有高排沙能力的渦流，四周隨螺旋流運動的泥沙進入中心渦流后即被送入排沙底孔，再經(jīng)排沙廊道排至河道，或者排入人工建造的收沙池而作為建筑材料。

　　該項技術的關鍵是要在漏斗室中心形成一充分發(fā)展而穩(wěn)定的空氣漏斗。如果空氣漏斗發(fā)展不充分，或者不穩(wěn)定而擺動較大，則排沙效率低、排沙耗水量增大，甚至使其工作狀況不斷惡化而完全喪失排沙能力。要得到一個充分發(fā)展而穩(wěn)定的空氣漏斗，就必須有一個與處理流量相適應的結構，它包括與渠道銜接的連接段、入流管道、調(diào)流裝置、溢流堰及側槽、排沙底孔與排沙廊道等部分。這些結構尺寸都非常重要，沒有哪一部分不重要，而各部分又必須嚴格地協(xié)調(diào)，故各部分的形式與尺寸均有嚴格的要求，是因為漏斗室內(nèi)的水流為典型的三維立軸型螺旋流，它是許多副流耦合而成，副流是次生水流，本身不穩(wěn)定，任何部分結構形式或尺寸的變化都極容易改變其水流流態(tài)，使螺旋流強度減弱或者消失，而空氣漏斗自然就不存在了。

　　三、市場潛力及效益預測

　　泥沙問題是世界普遍關注的大問題，解決河渠泥沙災害，是水利工作者們多年來的攻關難題。近年在長江流域發(fā)生的洪澇災害，亦由于泥沙的淤積使河床抬高，洞庭湖等湖內(nèi)的泥沙淤積使其滯洪能力大大降低，相對地使河、湖水位抬高，防洪堤壩的防洪能力降低。因此，水流泥沙問題嚴重影響著人類生產(chǎn)、生活及安全。在新疆，水資源貧乏，河流又都屬于山溪性河流，河水含沙量大，引水就得防沙。我國西北與西南等許多地區(qū)的河流沙害問題亦類似。過去灌溉和引水發(fā)電等的泥沙排除采用由原蘇聯(lián)引入的曲線型沉沙池和廂型沉沙池等設施，這些設施只能排除引水中30%左右的來沙，但排沙耗水量亦要占引水量的30%，在新疆已無法使用，致使沙害嚴重存在。本技術與其相比較，每處理10m³/s的含沙水流，每年就可以節(jié)省2000多萬立方米的沖沙水量，相當于一座中型水庫的蓄水量。

　　因此該技術于1995年列為自治區(qū)科技興新項目以來，至今僅新疆境內(nèi)已簽約擬建的有27座，實際已投產(chǎn)運行15座。這27座工程全部建成投運后，其年直接經(jīng)濟效益約為2800萬元，間接效益為2.42億元。新疆的灌溉引水量實際約為5000m³/s，引水式電站600多座，上述27座工程只解決5000m³/s引水量的4%、600多座電站的1%，若將其推廣應用率由上述總的5%提高到25%，其年直接經(jīng)濟效益可達6200萬元，間接經(jīng)濟效益可達13.5億元。四川省水電勘測設計院已與新疆農(nóng)業(yè)大學水利水電設計研究所簽約在四川省推廣，且已用于依吾湖電站，大渡河支流田灣河上的大發(fā)電站也正在考慮采用；湖南省水電設計院和洞庭湖工程管理局用該技術制造了首臺80型挖泥船的泥漿脫水裝置，正在洞庭湖清淤筑堤工程中試用；遼寧阜新市政府組團來疆考察該技術后，決定用該技術解決柳河一期引水工程的泥沙問題；陜西省渭南市東雷抽黃管理局決定采用該技術解決渠道泥沙淤積和水泵磨損問題；上海航道勘測設計院和上海航道工程承包有限責任公司擬用該技術進行海灘淤地與筑堤工程中的沙料粗化、以及提高該院大型耙吸式挖泥船船載泥漿濃度。科技部信息中心將該項技術作為1998年重點推廣項目。該技術參加1999年深圳中國國際高新技術成果交易會時受到廣泛重視，黃委會外事局專門組團來疆考察，認為該技術可用于引黃灌溉工程中的泥沙處理。聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織中國投資促進質(zhì)量管理處將其列為中國百項高新技術推廣項目。