污水排海工程中的泵站和擴散器水力試驗、 建模及仿真.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速增長和城市化的日益發(fā)展，城市污水排放量的日益增加越來越成為嚴(yán)重制約城市可持續(xù)發(fā)展的負面因素。污水排海工程是一種經(jīng)濟有效的城市污水和工業(yè)污水處置方式，它在不影響海洋水域使用功能和生態(tài)平衡的前提下，合理利用海洋水體的自凈能力，通過污水集中收集、傳輸、處理，途中經(jīng)過中繼泵站輸送，然后由出口泵站將污水打入高位井，經(jīng)放流管壓至污水?dāng)U散器淹沒排放，使污水與周圍水體迅速混合，在盡可能小的范圍內(nèi)高度稀釋，達到排放的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
　　

2、 鑒于水流在泵站中的運動很復(fù)雜，泥沙在前池、高位井的運動及沖淤問題目前連一些基本規(guī)律還未徹底弄清楚，這就很難依靠理論分析的方法得到解決。本文作者根據(jù)流體力學(xué)基本理論和模型相似論，運用水力模型試驗、數(shù)學(xué)模型及數(shù)值仿真計算對上海市污水治理工程南線二號污水泵站(本文簡稱M2泵站)水力特性進行了以下研究：
　　 1.對M2泵站進行了清水水力模型試驗及數(shù)模仿真計算，發(fā)現(xiàn)泵站前池水流流態(tài)紊亂，進而導(dǎo)致水泵裝置效率的下降，同時多泵運行所造成的

3、前池流量增大會使前池內(nèi)的紊亂流態(tài)進一步加劇，各泵在多泵組合運行工況下，其裝置效率比其單泵效率進一步降低。通過一些工程改進措施如加導(dǎo)流墩、壓水板及擋水板后，前池流態(tài)有不同程度的改善，同時水泵效率也有相應(yīng)改善。
　　 2.選用比重輕于天然沙的酚醛塑料沙制成模型沙，對M2泵站進行了渾水水力模型試驗，發(fā)現(xiàn)泵站前池內(nèi)泥沙淤積嚴(yán)重，通過一些工程改進措施如加設(shè)壓水板及擋水板后前池泥沙淤積有相應(yīng)減少。
　　 3.通過泥沙沖淤試驗，探明泥

4、沙在前池、高位井中的沉降、沖淤、輸移的運動規(guī)律，并研究出相應(yīng)工程和管理措施。
　　 4.建立數(shù)學(xué)模型及編制計算程序采用科學(xué)的計算方法成功逼真地數(shù)值仿真了前池、高位井的平面流態(tài)，對評價和改善引水渠道、前池、高位井起到重要的作用。
　　 污水?dāng)U散器的主要目的是使排放污水得到足夠的初始稀釋度，其宗旨是充分利用環(huán)境參數(shù)所能利用的水文條件，有效地進行污水初始稀釋擴散，滿足水質(zhì)排放要求。在白龍港排放口位置、放流管長度、擴散器長度及水

5、深、水文等外界環(huán)境條件都已確定的條件下，為了提高近區(qū)稀釋度本文作者運用試驗、數(shù)學(xué)模型計算及數(shù)值仿真作了以下研究：
　　 1.通過自行設(shè)計的實驗裝置由實驗得到四種面積比的三通局部阻力系數(shù)，同時加工了30余種上升管的噴頭，考慮噴頭噴口射流角度、噴口壁厚(b)與噴口孔徑(d)之比、噴口射流總面積、噴頭噴口孔數(shù)以及噴頭出流量等因素，通過自行設(shè)計的實驗裝置得到噴頭局部阻力系數(shù)。這些系數(shù)以前未見報導(dǎo)。
　　 2.根據(jù)排放口水域環(huán)境條

6、件，計算出擴散器工程參數(shù)，合理選擇擴散器工程參數(shù)，如射流角度、噴口個數(shù)、噴口設(shè)置導(dǎo)流管、上升管間距等可以顯著地提高污水近區(qū)初始稀釋度的工程參數(shù)。
　　 3.充分利用排放口處的水流條件，進行了合理地分配各上升管的污水量，位于水淺處的上升管分配以較少的污水量，水深處的上升管分配以較多的污水量，為了實現(xiàn)這一目的，用實驗以求得局部阻力系數(shù)，代入所建立的數(shù)學(xué)模型中，進行數(shù)值仿真計算，計算結(jié)果和物理模型驗證較好，計算正確，得到數(shù)個最佳的組合