傅坚钢 台州发电厂 椒江317706
1 概述 台州电厂位于浙江省椒江市,濒临椒江河口北岸。电厂受到取水口自然条件限制,采用明渠引水,从电厂一期工程开始,取水口及前池就出现泥沙淤积,夏秋季河道中大量的稻草和污物进入取水口和前池,导致循泵房主要设备故障屡有发生。近几年来,由于该海域的潮汐落差明显增大,在低潮位时,一期循泵的进水量远远不能满足循泵的需要,泥砂淤积加剧,造成循泵气蚀、振动加大、效率降低等。
2 取水口附近的水文情况 椒江由灵江和永宁江汇合而成,自两江汇合点三江口至河口口门的牛头颈(厂址),全长12km。椒江河道顺直,河宽1000~1500 m,牛头颈最窄;经牛头颈注入台州湾,台洲湾向东海开敞,水域宽广,但水深较浅。历年最高潮位6.90 m,平均高潮位4.27 m,平均潮位2.31 m,历年最低潮位-0.89 m,平均低潮位0.27 m,椒江口潮汐属非正规半日潮。椒江流域来沙甚少,多年平均输沙为122万t,大部分粗颗粒停留在石仙妇以上,只有少量中细沙沉积在椒江的边滩和心滩上。海门断面主流区的河床质以粘土质粉沙为主,dm=0.02~0.03 mm,海域来沙甚丰,河口断面平均含沙量可达4~8 kg/m3,枯季随潮流可带入河口上游落淤。悬沙粒径小于0.016 mm的细粉沙及粘土类的含量在80%以上,悬沙中径d 50=0.006 mm(见表1)。细颗粒泥沙在低流速时出现絮凝,加大沉速,因而随潮流强弱上下沉浮和来回搬运,一般在涨潮憩流前后,水体含沙量最小,相应在高潮位附近;落潮憩流前后,水体含沙量最大,相应在低潮位附近,临底含沙量可达20kg/m3以上。小潮汐时,伴有浮泥发生。
3 水流挟沙能力分析 电厂1~4期工程均采用明渠取水。以1983年11月一、二期明渠的参数为例,明渠底宽6.30m,长9.0 m,外端两侧翼墙以30°角度展开与河道连接,底部标高-5.5 m。当时投产的一期工程运行流量为10 m3/s,1年以后的实测表明,渠底淤至-2.52 m ,见图1。 椒江河口悬沙极细,分选均匀,属粘土类。通常絮凝体沉速约为0.4~0.5 mm/s左右。淤积物密实缓慢。一、二期明渠资料表明,渠底经历一年时间淤至-2.52 m,假定淤积已达到平衡按海平面2.31 m计,平均水深4.83 m,渠底宽6.30 m,进水流量10 m3/s,则平衡流速V平=0.33 m/s。由水流的挟沙关系有:

考虑到进入明渠的泥沙系-2.52 m高程以上的水体带入,初步确定减少系数为0.36,按老鼠山前实测大小潮平均含沙量3.16 kg/m3,渠道水力半径1.91 m,得平衡流速应为0.47 m/s,即保证进入明渠泥沙不发生冲淤变化的水流流速。由以上分析可见,淤积平衡流速要小于公式计算的结果。
4 循泵进水口存在的问题及分析 电厂1~3期工程已运行10几年,椒江泥沙的含量以及该海域的潮汐落差都发生了较大的变化,泥沙淤积及夏秋季稻草及杂物在进水口附近聚集越来越影响到循泵的正常工作,导致进水量不足,水质差,循泵气蚀加剧、振动增大,出水压力下降,水泵效率大大降低。根据1~3期工程目前出现的问题,可归纳为以下几类:
4.1循泵前池的体型影响 由于一期、二期泵房共用一个前池,而进水明渠的轴线与5号循泵进水流道的轴线一致,整个进水明渠相对前池而言,偏向一侧,导致进水前池的水流不对称,当1、2号循泵运行时,水流需经过整个前池才能到达循泵的进水口,这样,加大了水流的能量损失,导致水面坡降变陡,尤其是1、2号循泵同时运行时,水面坡降更陡,相同条件下,1、2号循泵运行时的淹没水深就要小于其它循泵,3号循泵的淹没水深次之。近年来,最低潮位变得更低,当1、2号循泵同时运行时,该处的水深更达不到设计要求,出现循泵吸气、振动、出口压力降低等现象,从而导致1、2号循泵不能同时运行的情况。长期只能保持其中一台工作,这样虽然可使该处的水深满足淹没水深的要求,同时也减缓了循泵前池位置的水流流速,使其达不到必要冲淤流速,水中挟带的泥沙在该处淤积下来,从实测的结果也可发现,前池中该处的泥沙淤积厚度要大于前池中的其他位置。
4.2进水明渠前地形地势的影响 一、二、三期工程的取水明渠前的地形,虽为椒江河道奶儿礁深潭,但从局部范围看仍处于相对内凹的位置上,这样,江水在进水口前就呈一个回流区,水流流速相对减缓,使得泥沙更加易于在进水明渠前淤积下来,上一节的分析中,可以知道泥沙的平衡流速约在0.4 m/s左右,当进水明渠的水流流速小于它时,就会在该处出现淤积现象,由于水流的回流还易于聚集漂浮物,所以每当夏秋季收获的时候,江面上漂浮着大量的稻草及杂物,在进水口前由于回流区的存在,就使得大量的稻草在此聚集,并涌向进水明渠。
4.3 设置拦污网的影响 为了拦阻稻草涌向进水明渠,电厂在进水渠前设置了拦污网,虽然拦污网可有效地拦阻住大量的稻草,却导致泥沙更易于在拦污后的进水明渠和前池中淤积。
5 减淤拦污措施的探讨 针对上述所存在的问题,提出下面几条工程措施:
5.1改善前池的型式 由于一、二期工程循泵前池的不对称性,造成低潮位时1、2号循泵不能同时工作,为此,可沿2号循泵轴线增开一进水口,做到与原进水口对称,改善前池的进水条件,同时加大了前池的进水断面,不至于在前池中因1、2号循泵同时工作产生过大的水面坡降而减小循泵的淹没深度。另一方面,由于两个进水口可同时进水,从而减少了前池中的回流区或死水区,只要循泵按正常情况运行,前池中各处的水流都可处于运动状态,减少了泥沙在前池中淤积的可能性。由于一、二期工程的前池和进水明渠的底高程分别与三期工程的前池和进水明渠的底高程一致,在增开一、二期前池的进水口的基础上,同时打通一、二期前池与三期前池之间的隔墙,这样可在改善一、二期前池淤积状况的同时,也改善三期前池的淤积。但在实施这些措施之前,还有待水工模型试验加以验证其效果,以寻找到最为合理的前池型式。
5.2改拦污网为浮排 椒江漂浮物的特点是季节性较强,漂浮物内容单一,多为稻草,量大集中。如果顺电厂取水口段的江水主流方向布置一浮排,浮排位置可顺江势,将进水口前内凹的部分围在里面,一方面浮排能将漂浮的稻草挡在浮排外,借助江水顺排将漂浮物引向下游,避免漂浮物在排前聚集,另一方面,浮排只是浮于水面,对水流并不起阻挡作用,不至于加剧进水口前的泥沙淤积,其次,设置浮排的工程量和造价要比设置拦污网更加节省,而且无需人工清污。
6 结语 通过工程措施改善台州电厂一、二期前池的型式和改拦污网为浮排,可有效的减淤防污,改善循泵的运行条件。真正将这些减淤防污措施付诸实施,还需做进一步的论证。 参考文献
[1]河海大学海工所.台州电厂四期工程可行性研究报告取水口位置和取水形式选择研究,1991.12
[2]浙江省河口海岸研究所.台州电厂四期工程通海航道、码头取水口水深稳定性初步分析,1992.
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