徐闻电厂取水口附近黏性泥沙起动流速实验研究.pdf

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1、62中国农村水利水电·2012年第8期文章编号：10072284(2012)080062—03徐闻电厂取水【=】近黏牲泥沙起动流速实验研究辛殿文，董志慧(1．宁夏固原市水利勘测设计院，宁夏固原756000；2．珠江水利科学研究院，广州510611)摘要：通过对徐闻电厂取水口附近现场沙样淤积后进行泥沙起动实验，研究黏性起动流速与淤积历时、水深之间关系，指出泥沙起动流速随着淤积历时、水深的增大而增大；并用3家常用公式进行了对比分析，最后由实验数据提出现场泥沙起动流速经验公式。关键词：黏性泥沙；沉积历时；水深；起动流速中图分类号

2、：TV142文献标识码：A、1背景、_拟建大型燃煤电厂位于雷州半岛南部的徐闻县，其东南西＼1＼丑、．＼临海。由于该处具有典型的海岸地区特点，是水动力和物质交求妇＼换过程相互作用较为活跃的地带，也是受人类活动影响显著的嚣地区。在这些相互作用的过程中，泥沙运动通常起着纽带作＼：回∈用。因此，开展泥沙运动规律研究十分必要。由于该处泥沙属÷于细颗粒泥沙，其起动流速主要取决于内部组成结构、淤积环境及水流条件等因素。为此，本文对不同淤积历时后的沙样进粒径／mm行水槽泥沙起动实验，以研究起动流速与淤积历时、水深之间对应变化的关系图1徐闻

3、电厂泥沙粒配曲线水槽长度为30．O0m，宽度为0．30m，高度为0．40m，槽底为大2实验概况理石平面。实验水槽为自循环式，用水为自来水。水槽的流2．1实验沙样量由一个手动阀门控制，通过量水堰读取大小；水深由下游尾实验泥沙粒配曲线见图1，泥沙中值粒径。约为0．010门控制，通过水尺量取深度；用LS一3C光电流速仪测量平均流mm，以粉沙和淤泥为主，属于淤泥质粉沙，其密度为2．65速、温度计测量实验水温。g／cm。。为了便于观测泥沙运动情况，在水槽中用砖、水泥及大理2．2沙样预处理石垒出一个长0．10m、宽0．30m、高0．0

4、5m的凹槽，用于置放将现场所采沙样置于干净的塑料盆中，加适量水搅拌均沙样盒，以保证实验时盒内沙样与水槽底部平面齐平。为了避匀，静置24h后将盆内析出清水去除，继续搅拌均匀后将沙样免水流撞击槽墙而产生波浪，在观测段前方设置2．50m长的装入试样盒内。然后将沙样盒置于水深约30cm水池中进行过渡段，过渡段前沿作成楔形。观测段后方设置2．O0m长的水下淤积，淤积1d、10d、2Od、40d、60d及80d后分别取出进过渡段，从而使水流在床面上呈现均匀紊流的性质。行泥沙起动实验。2．4起动标准2．3实验装置本实验用水槽断面中心线的

5、平均流速(相当于现场的垂线实验在改装后的平坡矩形玻璃水槽中进行，如图2所示，平均流速)率定，判别原样沙的起动条件，采用定性标准判别泥沙是否起动，即将部分床面有泥沙“少量动”时定为泥沙临界起收稿日期：2012—03—19动流速。作者简介：辛殿文(1972"-)，男，高级工程师，主要从事水利工程规划设计研究工作。E—mail：1336216548@qq．com。徐闻电厂取水口附近黏性泥沙起动流速实验研究辛殿文董志慧63图2泥沙起动实验系统示意3实验成果分析3．1淤积历时对泥沙起动流速的影响吕从实验成果统计表1和图3可以看出，随

6、着淤积历时的延长，实验沙样起动流速呈增大趋势。在起动系列实验中，对于壤幅同一水深，沉积1d的泥沙起动流速最小，沉积80d的泥沙起捌动流速最大，沉积10~60d的泥沙起动流速介于两者之间。从实验结果可以得到，在实验水深20cm时、沉积1d的泥沙起动流速为67．6cm／s，沉积80d的泥沙起动流速为80．6cm／s，沉积10~60d的泥沙起动流速为74．2～78．5cm／s。图3不同沉积历时泥沙在各水深下的起动流速由此看来，淤泥的起动流速与沉积时间密切相关。分析其用特赖斯克资料加权计算，水库淤积物采用汉姆勃里资料加权原因，主要

7、是在重力作用下，淤泥间的孔隙率降低，变得密实，计算；S为粒径小于0．005mm的黏性颗粒百分含量。引起泥沙的干容重变大，淤泥的黏结力增强，沉积后的泥沙会由实测资料显示，现场泥沙粒径为0．005n-fin，含量约为发生一定程度固结现象，且随着沉积时间的延长，淤泥固结度41，干容重为1．02kg／m3，泥沙起始干容重为1．O1kg／rn3，会有所增高，从而导致淤泥的起动流速有所变大。通过公式计算泥沙起动流速为203cm／s；而沉积80d的泥沙表1徐闻电厂附近泥沙起动流速实验统计干容重为0．90kg／m3，可以计算泥沙起动流速为

8、102cm／s。沉积水深／起动流速／沉积水深／起动流速／3．2水深对泥沙起动流速的影响历时cm(cm·s1)历时cm(cm·S-1)由表1和图3可知，泥沙起动流速与水深呈正相关关系，749．91O6O．2且随着水深的加大，起动流速亦随之增大。通过系列泥沙起动9．955．21565．5实验，沉积1d的泥沙