南水北调西河水源地预沉池流场分布模拟及优化

书南水北调西河水源地预沉池流场分布模拟及优化朱维轩1，田宝义2，李辰3(1．天津市自来水集团静海水务有限公司，天津301600;2．天津市自来水集团有限公司，天津300040;3．天津市华博水务有限公司，天津300011)摘要:以天津市西河水源地预沉池为例，采用FLUENT软件对其流场分布进行了模拟。结果表明，当预沉池内不设导流墙时会发生严重的短流现象，且存在较大的死水区。结合流场分析，通过在预沉池内增设导流墙，并不断优化导流墙的布局，最终确定了导流墙的布置方式，使得池体内的流场分布基本均匀，同时消除了短流现象和死水区，可为相关设计人员提供工程设计依据。关键词:预沉池;FLUENT软件;导流墙;短流中图分类号:TU991文献标识码:C文章编号:1000－4602(2014)09－0063－03FlowFieldSimulationandOptimizationofPre-sedimentationTankinXiheWaterSourceAreaforSouth-to-NorthWaterTransferProjectZHUWei-xuan1，TIANBao-yi2，LIChen3(1．TianjinWaterWorksGroupJinghaiWaterServiceCo．Ltd．，Tianjin301600，China;2．TianjinWaterworksGroupCo．Ltd．，Tianjin300040，China;3．TianjinHuaboWaterCo．Ltd．，Tianjin300011，China)Abstract:Thecalculationofflowfielddistributionofapre-sedimentationtankinXiheWaterSourceAreawassimulatedbyFLUENTsoftware．Theresultsshowedthatseriousshortflowwouldoccurwhentherewasnoguidewallinthepre-sedimentationtank，andabigdeadzonealsoexisted．Theguidewallwasaddedinthepre-sedimentationtankandthelayoutoftheguidewallwasoptimized．Thear-rangementcouldbasicallyuniformtheflowfielddistribution．Theshortflowphenomenaandthedeadzonewereeliminated．Theengineeringdesignbasiswasprovidedforrelateddesigners．Keywords:pre-sedimentationtank;FLUENTsoftware;guidewall;shortflow预沉池具有结构简单、沉淀效果好、抗冲击负荷能力强等优点，被广泛用于饮用水处理中，但其在实际运行中也存在一些问题，如涡流、异重流、进水分布不均匀或短流现象等。笔者以天津市西河水源地预沉池为例，采用FLUENT软件对预沉池内的流场进行模拟，并对预沉池内部结构布局进行优化，以期为相关设计人员提供工程设计依据。1项目概况1.1项目简介西河原水枢纽泵站作为南水北调中线工程天津市内配套工程的原水枢纽泵站之一，主要任务是为天津市内三大水厂提供引江原水，总规模为225×104m3/d，其中向新开河水厂供水量为100×104m3/d，向芥园水厂供水量为50×104m3/d，向凌庄水厂供水量为75×104m3/d(其中25×104m3/d为扩建能力)。预沉池是泵房与引江来水管道衔接的构筑物，是调节水量的重要设施。预沉池进水来自南水北调天津分流井，出水经泵站提升流向三大水厂。西河预沉池长为350m，宽为220m，按正常高水位运行时有效水深为7．77m(正常高水位为4．27m，池内底高程为－3．50m)，池体水力停留时间约为6．4h。已有研究表明［1］，颗粒直径为0．01mm的·36·第30卷第9期2014年5月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．30No．9May2014细淤土每沉降1m需2h。照此计算，颗粒物以细淤土为主的进水完成沉降需15h左右，而直径＜0．01mm的颗粒则需要更长的沉降时间。由于该预沉池的停留时间较短，故单靠自然沉降难以澄清来水中的颗粒物。1.2工程原理预沉池的实际流动过程为固液两相流动，但由于水中悬浮颗粒较小，密度与水接近，且该预沉池的水力停留时间较短，水中悬浮颗粒无法完成自然沉降过程。因此，为简化模拟过程，将固液两相体系视为拟均相，在模拟过程中直接采用纯水的物理特性。笔者以FLUENT软