电厂取水口淤积试验研究

第1期2005年2月广东水利水电GUANGD()NGWATERRES()URCESANDHYDROPOWERNO．1FEB2005电厂取水口淤积试验研究李荣辉，徐世凯，王惠民，傅国柱。(1．河海大学环境科学与工程学院，江苏南京210098；2．南京水利科学研究院，江苏南京210024；3．河北理工大学建筑工程学院，河北唐山063009)摘要：在现场宴测资料及模型试验成果基础上，研究电厂取水工程附近水域水力条件及其流态，结合仪器数值分析及河床演变理论，分析来水条件对泥沙沉降和淤积的影响，计算取水口附近泥沙淤积量。试验结果表明，河床淤积形态存在区域的差异性，取水口淤积受泥沙浓度、来水流量及来水流速影响较大。关键词：规律；相似性；物理模型；I．DV；验证中图分类号：TV671文献标识码：B文章编号：1008—0112(2005)01—0006—02近年来，随着社会经济的飞速发展，对电量的需求也呈直线上升趋势．江苏省从2002年下半年开始出现拉闸限电现象，为了缓解电力供不应需的局势。大批的火电水电项目陆续上马。火电厂能否正常运行，很大程度上取决于取水13的泥沙淤积问题。下面以苏南C电厂取水13泥沙淤积试验研究为契机，探讨电厂取水13泥沙淤积的一些规律，为有关电厂安全运行监测提供理论依据和技术支持。1引言．对于泥沙运动的规律，近年来不少学者有过很多研究，主要集中在4个方面：泥沙起动条件、泥沙扩散规律、泥沙沉降机制以及取水口边界层的水流运动。比如Kramer在1935年提出的泥沙起动标准和以窦国仁为代表提出的起动概率标准一，H．B．Fisher1969年提m的弯道水流横向扩散系数，P．D．Komar和C．E．Reimers提出的天然泥沙颗粒的等容直径与沉速的关系3，还有钱宁及麦乔威提出的综合阻力公式[。此外，在监测仪器方面，美国、日本普遍采用超声波技术，根据埋入河床内超声波发射器接发声波的差异，研制m超声波堆积厚度监测仪及超声波沙测量仪，由此可推导m泥沙移动过程中取水口侵蚀沉积的动态变化。下面将从泥沙扩散的原动力，即水流紊动发，结合潮汐控制模拟系统，在现有的研究基础上进行模型试验，通过观测取水口附近A、B两断面(如图2)在不同洪水流量下的淤积变化，讨论取水淤积程度与上游来水条件的关系，并提出相应的防淤措施。2模型设计c电厂地处长江中下游冲积平原南岸，该河段北岸为下蜀土组成的阶地，河漫滩狭窄，左岸为宽阔的平原，沿江地区冲积层具有二元结构特征，如图1所示。该电厂拟建6台燃煤发电机组，总装机容量为4200Mw，最大总循环取排水量约为148rn／s，电厂建成后可为该地区国民经济建设提供强有力的支撑。考虑到模型选沙要求及工程后期温排水运动的模拟，结合现有试验场地、供水设备和量测精度等因素，确定试验水平比尺为200，垂直比尺为100，模型长36．2ITI，宽12．3ITI，相当于原型沿河段长7．24km，模拟水域面积17．8km。。按最新测量地形(2003年8月)将此模型制作成定床半江模型，并按推移质进行泥沙淤积试验。该河段悬移质中值粒径ds。变化范围为0．10mm～O．15mm。据此，模型选沙采用锯木屑，利用长8．4rn，宽0．4rn的玻璃水槽进行锯木屑的起动流速验证试验，要求泥沙淤积试验主要考虑所选模型沙的起动流速比尺符合：v一(V。)／(v。)m—lO(1)式中——起动流速比尺；(v。)——原型起动流速；——流速比尺。模型布置如图2所示。图1电厂工程区位置收稿日期：2004-07—29；修回日期：2004—10—17作者简介：李荣辉(1979一)。男。广西南宁人，硕士研究生，主要从事电厂温排水及泥沙研究工作。·6·图2模型布置维普资讯http://www.cqvip.com2J,~05年2月第1期李荣辉。等：电厂取水口淤积试验研究FEB2005N0．1水流瞬时流速仪采用激光多普勒测速仪(I．DV)，浓度采用取样烘干称重方法，用河流泥沙测验及颗粒分析仪器SI／T208进行淤泥采样分析。3模型验证模型潮流验证主要对实测大、小潮的流速流向及潮位进{r验证，包括潮位和5个点垂线平均流速(V1、V2、V3、V4、V5)。大、小潮V3、V4、V5流速验证对比图如图3、图4所示。验证结果表明，模型的潮位模拟性良好。图3大潮(V3、V4、V5)验证图4小潮(V3、V4、V5)验证图5各试验组次取水口淤积断面4试验分析4．1模型比尺的确定河床变形方程式：C~qsb+yct—o(2)dId转化成比尺关系式为tz==。式中和一河床纵向坐标和床面高程；qsb单宽输沙率；。一一淤积干容重；——模型底沙输沙率比尺；。——河床变形时间比尺；淤积干容重比尺；--——水平比尺；w——垂直比尺。和t的具体数值通过泥沙验证试验率定可得到。4．2糙率n的确定j—(4)’1050距离／