周边进水辐流式沉淀池配水均匀性的设计探讨

流域安全·应急措施与水质保障技术研讨会论文集周边进水辐流式沉淀池配水均匀性的设计探讨罗本福蒋岭(中国市政工程西南设计研究院深圳分院，深圳518003)摘要：本文从周边进水辐流式沉淀池配水槽内水力学的角度分别介绍了等水深和等渠宽两中配水方式的计算方法，分析了各自的工艺特点，从工程实用为原则结合实例得出等宽度变孔距法能较好地实现均匀配水。并从配水槽内能量微分方程的角度分析了变孔距法的配水均匀性和稳定性。关键词：沉淀池；周边进水；配水槽；等孔距法；变孔距法。辐流式沉淀池的进水方式有中心进水和周边进水两种，其中周边进水具有耐冲击能力强、水力负荷高、沉降历时短、沉淀区容积利用率高等优点，成为较为常见的进水形式。但在实际工程设计中发现周边进水沉淀池沉淀效果与其配水槽配水均匀性关系较大，若配水槽配水不均匀，则可能出现断面壅水、槽内沉泥等现象，削弱了沉淀池沉淀效果，制约了其优点的体现。但我国现今的设计规范和设计手册中均尚未对周边进水辐流式沉淀池进水布置提出明确的指导性措施，致使实际工程中配水槽布水不均的现象较为常见。影响配水槽配水均匀性的因素较多，有配水槽槽宽B、槽内水深H、配水孔距l、配水孔径d、槽内流速u、底坡i等因素。本文基于周边迸水沉淀池配水槽内水力学的分析，并结合工程实际中施工的难易程度，对现今工程设计中常见的等水深法和等渠宽法作出分析，以期提出较为合理和易于操作的计算方法。1配水槽主要水力学关系(1)配水均匀即是在配水槽任何一处单位渠长的配水量相等，根据配水孔口单孔出流公式：q=∥·国·429·胡(1．1)式中：q—m3／s，孔口出流量∥一流量系数，取O．62脯一m，孔口作用水头109一孔口面积，采用圆孔则功=2-red24配水槽距起端■处单位渠长配水量吼l和距起端而处单位渠长配水量吼2可表示为：qxl=／．too·q29崛l·仇lqx2=／aco·√29崛2·吃2根据qxl=q∥可得出：nj．．L：牟坠萼(1．2)nx2≮△Hn·d：。(2)配水槽内水深配水槽内水深按下式计算：．、2日：尼兰(1．3)29其中u表示槽内流速，箩为重力加速度，五为断面修正系数，分以下三种情况【l】：流域安全·应急措施与水质保障技术研讨会论文集a当槽内水深不变时，尼2赢“4’4设配水槽起端、局=尼生29即噻(1．5)(1．6)末端水深分别为q、H2为：(1．7)(1．8)2配水槽断面参数的确定配水槽过水断面形式有以下三种较为常见的方式：(1)正方形断面(B=H)；(2)最佳水力断面(B=2H)；(3)矩形断面(H=2B)。当流量较大时，采用最佳水力断面配水槽占池表面积过大；当流量较小时，采用H=2B断面渠宽过窄，不利于施工。因此，本文推荐采用正方形断面(B=H)。配水槽内流速应防止槽内沉淀，据陆少鸣【21等人认为槽内流速应保证％i。≥O．3m／s，考虑到配水槽中水流除受重力、阻力作用外，同时受到惯性离心力的作用而产生螺旋流，使水流紊动加大，所以实际中起端流速不妨取0．8m／J。根据O=vA=u．B．H，正方形断面参数有如下关系：B=日=、胗／u(2．1)3配水方式3．1等水深配水槽当采用等水深渠即配水槽宽沿渠长增大，等水深可保证孔上作用水头相等，则每个孔口出流量亦相等，则可采用均匀布孔实现配水均匀。配水孔直径d不宜小于100mm，以防堵塞，孔上作用水头胡一般取O．I--'0．3m，代入式(I．1)，可计算出单孔出流量口，由处可计算出：n所需布水孔数力为：n=星(3．1)g，．布水孔间距△2r为：Ⅳ==(3．2)n式中：L一配水槽长度，m。配水槽采用等水深布孑L必然导致渠宽沿程非线性增大，在工程旌工中难度较大。实际中采用的等渠宽配水槽是通过变坡度、变孔距或变孔径方式解决这一矛盾的。流域安全·应急措施与水质保障技术研讨会论文集3．2等渠宽配水槽3．2．1变坡度当采用等宽配水槽时，由于槽内流速降低，形成壅水，水面逐渐增高，其水面坡度计算如下：f：—H2-—(3．3)三在施工中抹面将渠底坡度抹成水面坡度等值的反向坡(／o=f)，则槽内水面就近似成为水平面，沿程孔上作用水头均近似相等，只要采用等孔径，则可等间距布孔，均匀配水。以设计流量20000m3／d为例说明变坡度法计算方法。起端流速U为0．8m／s，配水槽长三为64．70m(按二沉池直径计算确定)，孔口直径d取lOOmm，配水槽起端孔上作用水头胡．取0．02m。由配水槽渠宽和渠深(即槽内水深)按式(2．1)：马=z-z,=厮=由式(1．3)计算出K：辈：16．54拼根据加鼬计算嗡⋯=0．54m所以配水其末端水深月2=0．60m则渠底坡度／o=0．93‰。由于槽内底坡度小，采用变坡度配水槽在实际中难以把握施工精度，导致配水均匀性受到影响。3．2．2变孔距如果渠底采用平坡(即蠢=0)，则沿渠长配水孔上作用水头