印尼百通电厂温排水泥沙物理模型试验研究.pdf
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1、2 0 1 3年 第 3 2卷 第 3期 D WR H E 水 利 水 电 工 程 设 计 1 9 印尼百通电厂温排水泥沙物理模型试验研究 郑慧 洋 刘春锋 禹胜颖 吕会娇 摘 要 物理模 型试验是研 究具有潮流影响的电厂温排水和工程海域泥沙冲淤变化 的有力工具 ,通过物理模 型试验 , 揭示 了印尼百通 电厂工程 区域冷 却水 扩散 规律 及取排水 口泥 沙冲 淤变化特征等 ,验证 了设 计方案并提 出了合理化建 议,为工程设计提供 了科学依据。 关键词 冷却水 模型试验 温度场 冲淤变化 印尼百通电厂 中图分类号T V 1 3 1 6 文献标识码A 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0
2、 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 1 9 0 3 印尼 百 通 电厂 位 于爪 哇 岛东 北岸 ,东 南距 S u r a b a y a约 1 4 0 k m 东 距 P r o b o l i n g g o约 3 5 k m, 厂 址 位 于 P a i t o n的 S u mb e r G l a t i k和 B h i n o r 两 个 村 庄 之 间 ,北 岸 为 Ma d u r a海湾 ,东侧 约 3 0 0 IT I 为正 在 运 行 的电厂 南 侧为 现有 的城 镇道 路 。 本期 1 x 6 6 0 MW 机组采用 海水冷却直流供水 系 统 ,循 环 水 量
3、 约 为 3 0 5 m3 s ,取 水 口布 置 在 厂 址 东侧 ,紧临老厂 ,排水 口位 于电厂西侧 ,两者 之间距离大约 1 1 0 0 I l l 。取水 口布置方案为明渠取 水 型式 ,由于地形条件 的限制 ,明渠需要深入 海 中约 3 0 0 1T I ,海水 区域引水 明渠起 点标 高为一 6 5 1 1 1 ,终点海床标高约为一 6 1 1 1 1 ( 岸边处) ,并在终点 处设置进水拦污栅 ,栅顶标高为一 2 1 m,底标高约 为一 6 1 1T I 。码 头布置 在 取 、排 水 口中问 ,为板 桩 式 结构 。排水 Is 1 形式为明渠喇叭 口排水 ,喇叭口从 4 1
4、1 1 宽 ( 一 3 0 I n标高) 放至 2 6 I n宽( 一 3 0 I T I 标高 ) 。 针对电厂温排水模型试验技术条件书的要求 , 考虑到厂址附近的地形和水域特征 ,采用大范围 数值模拟计算 与海 域全潮温排水物理模型试 验相 结合 的技术路线 。通过数学模型计算和物理模型 试验 模拟在潮流作用下温排水在取排水 口附近 水域 的平面和垂 向分布状况及其变化规律 ,研究 工 程 方 案 的布 局 变 化 验 证 温 排 水 对 取 水 建 筑 物 的影响 。通过物理模型试验 ,模拟在潮流 、波浪 作用下泥沙在取排水 口附近水域的运移规律 ,研 究泥沙对工程方案的影响 ,提出防淤
5、减淤措施 。 1 模 型 设 计 1 1 模 型相 似条 件 根据试验研究 内容 和印尼百 通电厂取排水 口 布置特点 ,温排水模型考虑 的相似条件有水流运 动相似 、波浪运动相似 和温差水流运动相似 其 中 :水流运动相似又包括重力相 似 、阻力相似和 水流雷诺数相似 :温差水 流运动相似又包括密度 佛汝德数相似和紊动热扩散相似 ,在按重力相似 设 计 的模 型 中 ,只 要模 型 的雷 诺 数 超 过 临界 雷 诺 数 。热紊动相似便 自然得到满足 。泥沙模型既要 保证水流运动相似 ,又要满足泥 沙运动相似和波 浪运动相似 ,泥沙运动相似包括泥沙沉 降相似 和 挟沙能力相似。 1 2 模
6、型 范 围和 比尺 依据试验研究 内容 和技术要求 ,物理模型确 定模拟范 围为 6 0 k mx 3 5 k m,水面 面积约为 2 1 k m ,选定模 型平 面 比尺 为 2 0 0 ,垂 向比尺 O 为 1 0 0 模型布置示意见图 1 。 + 表 层 鲢 摩 t N 垂向 温 度 测点 乔 图 1 模型布置示意图 1 3 温度 测点 布置 模 型水温测量采用多点扫描式温度记录仪定 时 自动巡 回检测 ,并 与计算机联接 ,以供数据采 集与处理使用。根据 电站温排水对水域影响程度 的不 同,共布设 了 2 0 0个测温探头 ,其 中有在工 程近 区水域取排水 口附近布设 4个垂 向温度
7、测点 ( 见 图 1 ) 。 2 0 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 3期 1 4模型 沙 的选 择 根据 现场 泥 沙 取 样 分 析 ,厂 址 附近 海 域底 沙 以砂质为主中值粒径在 0 1 3 0 3 0 mm之间 ,底 沙 粒 径 有 近 岸 粗 化 趋 势 。海 域悬 沙 含 沙 量 较 小 , 约为 0 0 8 4 k g m 。 。泥沙运动相似必须 同时兼顾 底 沙运 动 相 似 和悬 沙 运 动 相 似 条件 ,模 型 沙 选 用 聚 氯乙烯粉 ,其容重 = 1 3 5 k N m ,稳定干容重 = 5 5 k N m 。这
8、 种 模 型 沙 物 理 化 学 性 能 稳定 ,不 板 结。可同时模拟底沙和悬沙运动。 2温 排 水 试验 成 果 通过对大 、中、小潮流速场的验证 ,表明模 型具有 良好的复演原体水流流态的能力 。在此基 础之上对推荐的取 、排水方案 ,研究 1 x 6 6 0 MW 机组 运 行 工 况 下 ,实 测 大 、小 潮 温 排水 在 受 纳 水 体中的运动规律。 2 1 表层 温 升分布 表层 温度 场 的分 布 与 潮 流 流态 相 适 应 ,同时 又 明显受 到 码头 和 取水设 施 等水 工 建筑 物 的影 响 。 电厂排 出的热水受潮流作用 ,落潮时大部分热水 在排 水 口附近形 成
9、 回流 区 ,产 生热 水贴 岸 流现 象 , 部 分 热水 向东 贴 岸 流进 码 头 港 区 :涨 潮 时 由 于码 头 的 影 响 ,潮 水 一 部分 通过 港 池 向西 流 去 ,部 分 潮 水 在取 水 口有 侧 形成 明显 回流 区 。取水 口附近 涨 潮 时形 成 一 方 向为逆 时针 旋 转 的 回流 落潮 时 形 成 一方 向 为顺 时 针旋 转 的 回流 ,涨 潮 回流范 围 大 于 落潮 范 围 。涨 潮 回流 强度 较 大 ,最 大 回流流 速 0 2 0 3 m s :落潮 回流强度略小 于涨潮 ,最 大 回流流速 0 1 0 2 r n s 。 该布 置方 案大 潮
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