台州电厂循环水泵前池泥沙淤积模型试验研究论文

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1、台州电厂循环水泵前池泥沙淤积模型试验研究论文.freel3，在取水口处的淤积主要由悬沙沉积所致．在用模型研究悬沙运动问题时，为了使流道中泥沙的淤积相似，模型沙的选择应使其符合沉降相似条件，其沉降速度比尺：式中为模型沙浮容重比尺．为了使模型与原型悬沙运动相似，还必须满足扬动相似，根据沙玉清［1］的研究，当泥沙粒径d≤0．08mm时，其扬动流速小于起动流速，即床面泥沙一旦被起动，就浮于水中，成为悬移质泥沙．为了满足淤积量和淤积部位相似，模型主要应满足沉降相似和水流挟沙能力相似．挟沙能力比尺要求与含沙量比尺相等，即式中：为挟沙量比尺；λs为含沙量比尺

2、；λγs为泥沙容重比尺．根据上述悬沙运动相似条件，选择电木粉为模型沙，电木粉的沙粒容重为15kN／m3，淤积干容重为5kN／m3，天然沙淤积干容重约为12kN／m3，天然沙容重约为26．5kN／m3，故干容重比尺λγ0＝2．4．由1993年12月实测水文资料，悬沙中值粒径多在0．01～0．02mm内，取水口附近淤积物中值粒径约为0．02mm，泥沙颗粒中较细部分，沉降速度小，在取水明渠内不易沉积下来，在达到淤积平衡状态时，取水口内的淤积主要由较粗颗粒泥沙组成．由原型沙的级配曲线确定选用原型沙的中值粒径d50为0．02mm，由式（2）所给的悬沙粒径

3、比尺λd＝1．08．于是可得模型沙的中值粒径为0．0185mm，其他相应的挟沙能力比尺和冲淤时间比尺分别为考虑到在高潮位时淤积的泥沙在低潮位时有可能被冲起，故所选的模型沙应满足起动相似，即起动流速比尺应等于流速比尺：λvk＝λv＝3．87．原型沙和模型沙（电木粉）的起动流速均采用窦国仁公式［2］计算：式中：vk为起动流速，cm／s；h为水深，cm；Δ为床面泥沙颗粒的粗糙高度，cm；εk为粘结力参数，cm3／s2，原型沙εk＝2．56cm3／s2，电木粉εk＝0．2cm3／s2；δ为薄膜水厚度，cm，δ＝0．21×10－4cm；d为泥沙的粒径，m

4、m．式（4）计算的天然沙和模型沙的起动流速见表1，起动流速比尺与模型律所要求的流速比尺基本一致．2试验成果及分析2．1改造方案的确定在试验中分别在平均高潮位（▽4．27m）和保证率97％低潮位（▽－0．88m）情况下选择了两种较为典型的水泵运行组合，对各种改造方案及改造前的前池流速场进行了量测．实测结果表明，平均高潮位与保证率97％低潮位情况下，改造前的前池中的水流流速差别较大，对于下层水流而言，最大流速值分别为0．52m／s和1．49m／s．而不同的水泵运行组合对前池中的流速分布只会造成局部影响，对整体影响不是很大．这也说明，不同的水泵运行组

5、合对前池中泥沙的淤积分布会造成一定的影响，但对总的淤积量的影响不会太大．比较各改造方案的流场，虽然不同程度上对现有的淤积情况都有所改善，但有些方案还会造成新的淤积或因工程量大影响发电等．综合比较将一、二期前池与三期前池隔墙部分拆除，即将与前池底宽相同的隔墙从上到下拆除，保留前池边坡上的部分隔墙．从工程施工角度看此方案的改造工程量最小．图1分别为平均高潮位时，前池上层水流的流速分布矢量图．隔墙部分拆除后的流场与原流场相比，并无明显的变化．对于底层的水流而言，在1号和9号循环水泵流道前隔墙附近区域，原方案中的流速较低，淤积严重，但在部分拆除隔墙以后

6、，该区域的流速明显加大，在保证率97％低潮位情况下，由原来的0．076m／s提高到0．29m／s．对于改善三期前池在1号和2号泵前的淤积以及1号和2号泵在低潮位时的抢水现象有明显的作用．由于一、二期前池与三期前池相连通，这样造成两条进水明渠的流量重新分配，一、二期明渠的流量相对减小，而三期明渠的进水量则增加，它一部分仍用于供应8号和9号泵，另一部分则用于补充1号和2号泵的取水量，可解决1号和2号泵同时运行·53·时的水量不足问题．2．2泥沙淤积为了验证模型设计及模型沙的相似比尺是否选择得当，通过对改造方案前的模型进行了实际放水验证，其淤积平衡时

7、间和淤积部位与台州电厂1999年10月前池淤积的实测结果相比，基本上是一致的．说明模型设计及模型沙的选择是合理的．图2为1号、4号和9号泵停机，2号、3号、5号、6号、7号和8号泵运行43h（相当原型30d左右），改造方案前池内淤积达到基本平衡后的泥沙淤积三维分布图．从实测结果看，前池中泥沙主要淤积的区域在一、二期与三期前池之间的隔墙附近，最大淤积厚度达到1．75m，位于三期前池明渠进口扩散段右侧（顺明渠水流方向，下同），另一个淤积相对集中的区域为一、二期前池进水明渠扩散段的左侧．显然淤积较多的区域都位于停止运行的水泵流道进口前的部位．比较图1

8、（b）与图2，不难发现，两者之间的对应关系是明显的，流速值相对较小的区域，泥沙的淤积量就较多，流速值小于0．25m／s的区域，泥沙的淤积厚度多在1．5