台州电厂循环水泵前池泥沙淤积模型试验研究

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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摘要：针对台州电厂循环水泵前池各种可能的改造方案进行了模型试验，根据模型试验的结果确定了工程量小、可明显改善循环水泵工作条件的改造方案．试验结果表明，根据椒江泥沙特点所确定的泥沙运动相似条件及所选择的模型沙是合理的，所取得的试验成果对工程设计有一定的指导意义．　　关键词：电厂，循环水泵前池；泥沙淤积，模型试验　　台州电厂位于浙江省椒江市前所镇东侧，南邻椒江，自1980年筹建以来，已分别完成了四期工程，是浙江东部沿海的一个重要电力中心．但台州电厂取水口受到自然条件限制采用明渠引水，由于进水量不足、水质差致使一、二期工程循环水泵前池淤积严重，低潮

2、位时，水泵运行不正常，效率低．鉴于此，有必要对一、二期工程循环水泵前池进行改造，以改善水流条件，减少淤积，增加进水量，保证循环水泵在各种条件下都能正常工作．　　为了寻求合理的前池改造方案，使其泥沙淤积不影响循环水泵的正常工作，同时又尽可能地减少改造工程量，试验中选择了四种可能的改造方案：①将一、二期工程前池与三期工程前池隔墙部分拆除；②将一、二期工程前池与三期工程前池隔墙全部拆除；③在一、二期工程前池增开新的进水口；④既拆除一、二期工程前池与三期工程前池隔墙，同时又在一、二期工程前池增开新的进水口．　　试验分清水和浑水（泥沙淤积）试验两个阶段．通过清水试验观测以上各种可能的改造方案

3、的水流流态，量测前池内各主要部位的流速分布，籍此分析进水流道及前池中可能的泥沙淤积情况，选择出较为合理的前池改造方案；对清水试验初步选定的改造方案进行浑水（泥沙淤积）试验，以确定各进水流道及前池中各部位的淤积情况，确定达到淤积平衡的时间和淤积量，以检验改造方案的合理性．1　模型设计1．1　模型律及模型比尺根据循环水泵前池的布置及尺寸，试验采用长度比尺为15的几何正态模型，即：，模型按重力相似准则设计．由长度比尺可推求其他参数比尺：流量比尺；流速比尺λv＝；压力比尺λp＝λl＝15；水流时间比尺λt1＝1．2　泥沙运动相似条件及模型沙选择　　椒江河段泥沙以海域来沙为主，流域来沙较少，

4、悬沙浓度高，平均含沙量在4～8kg／m3，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；λγs为泥沙容重比尺．　　根据上述悬沙运动

5、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）所给的悬沙粒径比尺λd＝1．08．于是可得模型沙的中值粒径为0．0185mm，其他相

6、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，mm．　　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．

7、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，不同的水泵运行组合对前池中