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1、淡水壳菜对输水建筑物输水能力的影响研究李代茂(广东粤港供水有限公司,深圳518021)摘要2004年发现东深供水工程输水建筑物内壁大量滋生淡水壳菜。淡水壳菜的生长会造成输水建筑物糙率增大,影响系统输水能力,而且会对输水建筑物混凝土内壁造成一定程度的损伤。通过模型试验,分析系统糙率变化趋势,以此指导系统运行。同时探索淡水壳菜的防治措施,以降低因淡水壳菜的生长对输水系统的影响。关键词淡水壳菜生物学特性输水能力影响研究东深供水工程1问题的提出2003年6月28日,东深供水改造工程全线投产。在其后的调度运行过程中,在太园泵站相同抽水流量
2、的情况下,泵站出水池水位出现一定规律的变化。在2004年12月停水期间,经检查发现太园反虹涵内壁大量滋生淡水壳菜(Limnopernafortunei,俗称“金贻贝”“、死不丢”),生长厚度达3～5cm,淡水壳菜的生长既增大了建筑物糙率,又缩小了建筑物的输水断面,造成输水建筑物实际输水能力的降低。2淡水壳菜的生物学特性2.1淡水壳菜的生物学分类淡水壳菜隶属于软体动物门,双壳纲,壳菜蛤(贻贝)科。2.2淡水壳菜的形态结构淡水壳菜的体型从侧面看近似三角形,有两枚可以打开的壳,壳长一般为20mm,最长可达40mm(南美洲)或60mm(
3、亚洲),壳外壁通常呈金黄色或微黄色,也有呈暗色的,内壁有紫色珍珠质层。淡水壳菜利用其足丝附着于坚硬基质如混凝土、石块、金属等表面以及木船和铁壳船的水下部分、工业用水或自来水原水管道内,靠滤食水中的浮游生物和有机碎屑生长。淡水壳菜是群栖性的动物,往往形成非常稠密乃至层层堆叠的群体,生长厚度可达3～5cm,密度达87000个/m2。图1为东深工程太园反虹涵内壁螺仔生长情况。2.3淡水壳菜的生长周期通常淡水壳菜生长周期可分为幼虫期、青年期图1太园反虹涵内壁螺仔生长情况和成熟期。其雌雄异体,一般雌性占种群的2/3。当水温为16～28℃时
4、淡水壳菜开始繁殖,精子和卵子直接排出体外并在水中完成受精,一般每年繁殖1～2次,繁殖次数主要取决于气温,我国南方地区较中部长江流域次数多,繁殖时间早。3淡水壳菜大量滋生造成的危害(1)堵塞原水输水管道。如水质监测用的取样管、水位计管以及泵组和发电机涡轮的冷却水管等。武汉造纸厂、武汉钢铁厂、台湾大观电厂等均因类似情况,造成停机事故,严重影响生产。(2)水厂格栅大量滋生淡水壳菜,减少格栅过水能力,影响水厂的制水能力。(3)淡水壳菜在水体中的大量滋生,其大量滤食水中的浮游生物和有机碎屑,在一定程度上可以达到净化水质的效果,但同时也大大
5、降低了水体中浮游植物和浮游动物的数量,改变了水体中正常的营养物质循环。(4)由于淡水壳菜的生长,增大了输水建筑物的糙率,造成系统输水能力降低。94给水排水Vol.35增刊20094模型建立及试验原理4.1模型建立在太园泵站进水池、太园泵站出水池(即太园反虹涵进口)、太园反虹涵出口以及莲湖泵站进水池(距离太园反虹涵出口约3km)等4个水位测站设置水尺及自记水位计(见图2)。图3太园泵站进出水池水位变化(2004～2005)Ci=1/nR1/6ihj=∑Xiv2/2gi式中i———断面号;Zi———水位,m;vi———平均流速,m/
6、s;hf———沿程水头损失,mH2O;hj———断面局部水头损失,mH2O;Xi———局部水头损失系数总和(进口损失+弯管损失+出口损失),mH2O;n———材料糙率;L———建筑物长度,m;Ri———水力半径,m;Ci———谢才系数。(2)流速公式v=Q/A式中A———过水面积,m2;v———平均流速,m/s;Q———过水流量,m3/s。(3)糙率公式图2试验测站布置示意4.2试验原理在边界条件一定的情况下,通过输水建筑物进出口水位的变化来推算糙率的变化,并通过糙率的变化来计算淡水壳菜对输水建筑物输水能力的影响。本试验在太园泵
7、站进水池、莲湖泵站进水池水位以及太园泵站抽水流量一定的情况下,定期读取太园反虹涵进出口的水位数据,并根据所读取水位数据的变化来推算太园反虹涵糙率的变化,进而推算淡水壳菜对建筑物输水能力的影响。4.3试验周期2004年12月至2005年12月。每1个月进行一次该项试验,读取一组水位数据。5数据观测及分析5.1各测站水位变化当太园泵站抽水100m3/s时,太园泵站出水池水位随着时间的推移逐渐上涨,趋势十分明显,见图3。5.2太园反虹涵糙率的计算(1)伯努里方程n=AR2/3/Q2L/hf式中A———断面过水面积,m2;R———断面水
8、力半径,m;3Q———过水流量,m/s;L———管长(计算长度),m;hf———沿程水头损失,mH2O;n———材料糙率。(4)计算结果及变化趋势太园反虹涵糙率计算结果及变化趋势如图4。(5)计算说明①计算未考虑淡水壳菜生长厚度引起的输水断面减小,其对糙率计算结
