河口海岸地区取水工程泥沙淤积研究分析.pdfVIP

1272 第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集 河口海岸地区取水工程泥沙淤积研究分析 李肖肖,赵晓冬 （南京水利科学研究院，港口航道泥沙工程交通行业重点实验室，江苏南京 210024 ） 摘要：泥沙淤积是关系取水工程安全取水的关键问题，悬沙淤积为河口海岸细颗粒泥沙地区取水工程淤积的主要原因。本 文归纳总结了河口海岸地区细颗粒泥沙的运动特性及常用取水方式，阐明了取水明渠淤积计算、取水港池淤积分析及涵管（隧 道）取水泥沙淤堵和管道冲沙等问题。在此基础之上结合工程实例探讨了河口海岸地区取水工程泥沙淤积问题和常用防淤工 程布置。 关键词：取水工程；泥沙淤积，河口海岸 1 河口海岸地区泥沙运动特性 河口地区泥沙粒径一般较细，悬移质运动是河口泥沙运动的主要形式，泥沙运动受河口水流、风浪、 电化学和生物等多因素作用，往往河口地区水体含沙量较高。河口泥沙运动特点包括： 1）频繁的悬扬和落淤。周期性往复水流的涨落过程要经历涨急涨憩和落急落憩，即流速由最大降低 为零的阶段。在这一过程中泥沙随之频繁地悬扬和落淤，前进和后退，比河流泥沙运动和沿海的泥沙运动 活跃得多。 2 ）存在絮凝现象。在咸淡水混合过程中，径流挟带的细粒悬移泥沙遇到含有电解质的海水，颗粒表 面形成双电层水膜，颗粒间水膜彼此粘结而絮凝成团，加速沉降，称絮凝现象。 3 ）产生最大浑浊带。在咸淡水密度梯度的作用下，河底某处往往出现涨落潮流速相抵以后净流速接 近于零的滞流点，在滞流点附近悬沙汇聚，形成高含沙量区，即最大浑浊带。底沙的迂回停滞使河床淤浅， 形成特有的拦门沙浅滩。 4 ）有浮泥运动。河口的口外海滨和沿海地区的含沙量都随风浪和潮汛的大小而变。在大风浪平息之 后如遇小潮汛，则悬沙容易下潜，形成浓度较大的悬浮体，简称浮泥。浮泥在水流或自重的作用下可以流 动，这是河口和沿海泥沙运动的特殊形态。 2 取水方式 电厂循环水的通常取水方式包括：取水头+引水涵管（隧道）；明渠取水；港池取水等。电厂的取水方 式以及泵房等的位置要取决于每个电厂具体的水文、气象、地形、地质等条件和其它建筑的位置。在水工 设施方案设计中，应全力分析具体厂址的外部及内部条件，因势利导，以期寻找出最优秀的方案从而达到 安全、经济的目的。 3 取水头+引水涵管取水的泥沙问题 由取水头和引水涵管组成的取水方式是电厂的一种主要引水方式。取水头部即取水构筑物的进水部 分，是一种带有不同数量四面进水的水工建筑物。水通过取水头部汇流于涵管或者渠道进入泵房，泵房带 动水的循环，从而达到电厂机组冷却的作用。为了防止污物进入，取水头的进水面处一般设有一定间距排 列的栅条。其形式多采用蘑菇头、圆形、船形、箱式等。涵管（隧道）被用于连接取水头和泵房取水前池。 另外，应考虑涵管（隧道）会给施工、维护、检修和清淤带来的不便。 3.1 涵管内不淤取水流速 涵管内水流的携沙能力随流速的减小而减小，当流速减小到一定程度时，部分泥沙就开始在涵管内淤 积。临界不淤流速一般是指固体颗粒在流动状态下，开始下沉时的管内平均流速。涵管内不淤流速应该大 于临界不淤流速。 3.1.1 管道临界不淤流速的计算[1] 现有的数十个临界不淤流速计算公式是在浆体输送研究中得出的，在计算浆体临界不淤流速时，至今 还没有一个公认为普遍使用的公式。在低压管道输浑水工程设计中较常用的是克诺罗兹公式和舒克公式： 1 3 ρ −ρ Sv 2gD s V 2.43 ρ （1） C 1 4 d 第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集 1273 V 3 式中： 为临界不淤流速(m/s)；g 为重力加速度；S