北帕斯电厂取排水口物理模型试验研究

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1、2013年3月第3期钟伟强，等：北帕斯电厂取排水口物理模型试验研究No．3Mar．20132海域自然条件特征水质条件较优)，同时，取水温升最大不得超过1℃”；波斯湾海域水深一般不超过90m，伊朗沿岸水深电厂北区排水也存在施工、造价等问题难以实施，因较大约为80m，阿拉伯半岛一侧则一般浅于35m，湾此，本工程不能按一般的分列式原则布置取、排水口；口处最深达110m。工程地处波斯湾东北部，其附近海另外，本工程还必须满足“排水口200m范围内温升小域的水下地形等深线基本上与岸线走向一致，呈西于3℃”环境的相关保护规定。因此，满足电厂安全北～东南走向。运行及水

2、域环保要求是工程取、排水口布置要考虑的根据现场勘测资料，工程附近海域每日出现2次主要因素。高潮和2次低潮，潮高和潮时存在着明显的不等现象，5原设计方案试验潮汐性质属不规则半日潮。从流速分布情况来看，离5．1方案布置岸水域流速较大，流向基本呈东北一西南方向。近岸原设计排取水口布置为分取合排方案，其中，电水域流速较小，流向基本与岸线平行呈西北～东南方厂取水口布置在码头港池内，采用1座12孔钢筋砼箱向，落潮时流向东南，涨潮时流向西北，涨、落潮最涵，单孔尺寸为3．5m×3．5m；液化厂取水点放置在大流速分别为0．51m／s和0．78m／s。涨、落潮水流沿南防波

3、堤外侧一10．0m等深线处，采用15孔箱式取水垂线分布，总体上呈上层大、下层小分布，最大流速口，单孔尺寸为3．5m×3．5m。排水口布置在南防波基本出现在表层或0．2H层。潮位资料显示，从北向堤外东护岸侧(见图2)，电厂采用4孔方涵，液化厂南，沿程高潮位逐渐抬高，沿程低潮位逐渐降低，沿采用6孔方涵，单孔尺寸为3．0mx3．0m(宽×高)，程潮差则呈递增变化。排水口后接排水明渠和排水喇叭口，排水喇叭口扩散3模型设计角为10o根据本项目工程海域地形和潮汐潮流特征，模型设计以水流运动相似和热力相似为主，因此，模型既是温差异重流模型又具有河工模型的特点，模型设

4、计须兼顾黎氏定律和佛氏定律，才能满足模型试验要求¨j。另外，为更真实地反映温排水热量累积效应，要求温排放试验时热水不溢出或少溢出模型开边界，综合以上因素及场地条件，本模型平面比尺选取为=500，垂向比尺zr则须满足以下相似条件：(1)水流运动相似：'／r=~／△p，Z，q，=，Z，(2)热平衡相似：0，=KrL：(3)阻力平方区水流运动相似：R>R，式中、Q、△⋯Z分别为流速、流量、水的密度及垂直比尺；0、为热量及散热系数比尺；R尺为模型雷诺数及临界雷诺数。经分析，垂向比尺Zr=100可满足各项要求。因此，模型模拟的水域面积约为280kin，截取范围内

5、含7个潮流观测站点且站点分布合适，能够反映模拟水域的流场状况，满足试图2原设计方案工程布置及温升分布验规范和实际要求。5．2设计方案温排水流态4影响取排水口方案布置的主要因素温排水在南防波堤外东护岸侧排出主要靠潮流动温排水注入工程海区后形成2种不同温度的水体，力向外海输运和扩散，并通过大气散热。由于电厂及流场同时受水力和热力2种动力因素的作用，运动机液化厂围填及码头防波堤的修建，切断了排水口位置理较为复杂]。电厂及液化厂温排水的运动特性主要潮流的流路，码头南防波堤与原岸线形成了一个半封与工程后潮流流态、取排水口的布置等因素有关。由闭的水域，且潮流流速较

6、低，潮流动力较弱。因此，于液化项目对水温、水质要求较高，设计单位明确要涨潮时受潮流顶托，大部分热水在排水口附近这一弱求“液化厂取水口须布置在港池防波堤外南侧(该位置潮流区窝积，部分热水沿南防波堤向北推移，有少量·20·2013年3月第3期广东水利水电No．3Mar．2013热水进入港池。落潮时，从排水口直接排出的热水在落潮流的作用下，缓慢向东南方向输运扩散，随涨潮流北上的部分热水经主流通道折向东南扩散，此时，亦有部分回归热水进入港区。5．3存在的问题原方案取排水口布置的目的是远(深)取近排，但由于受排水口附近半封闭水域地形的影响，温排水扩散效果较差，同

7、时由于温排水主要沿防波堤外围西北一东南向运动，回归热水也较接近取水口位置，在一个潮周期内涨潮温升要大于落潮温升。原方案全潮平均取水温升在0．7~C～1．0~C之间，液化厂取水温升最大为1．4，不能满足工程取水温升要求。从温升等值线形态看(如图2所示)，由于排水口附近为半封闭水域，相应形成了扇形的温升场，全潮3~C以上温升面积为3．61～4．7kin，排水口到3℃温升线的距离大大超过了200m限值。因此，原设计方案不能满足电厂安全运行及水域环保要求。6修改方案试验6．1方案布置升分布来看，由于出口的射流和热水密度分层作用，为改善温排水扩散效果，避免温排水

8、窝积现象，从排出的热水上浮较快，特别是在憩流遭遇低潮位时结合潮流及地形特点，修改方案改为远(合