提高平流式沉沙池沉沙效率的模型试验研究.pdf

第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议
暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集


提高平流式沉沙池沉沙效率
的模型试验研究


朱炳泉黄国富
(中国船舶科学研究中心,上海 201102)

摘摘摘要要要:要:::运用水力学、泥沙运动力学及相似理论,对平流式沉沙池进行了浑水水力模型试
验研究。针对原设计方案中存在的沉沙效率不足问题,提出了行之有效的改进措施,使沉沙池
的沉沙效率增至 90%以上,出池含沙量大大降低,从而提高了下游污水提升泵房和过江隧道
运行的安全可靠性。
关键词:平流式沉沙池;浑水;水力模型试验;沉沙效率
1 工程背景
某污水预处理站汇集上游两段截流干管的污水,经粗格栅、细格栅、平流式沉沙池及泵房
提升后至过江竖井,再由过江隧道送入江南岸的截流干管。
该预处理站前前设粗格栅一道共 4 台,后设细格栅一道共 8 台,紧接着是平流式沉沙池,池
出口设有溢流堰。利用沉沙池过流断面的突然扩大,使进入沉沙池后的水流流速显著降低,挟
沙能力力大大减小,从而去除污水中大固体颗粒(图 1)。从沉沙池流出的污水,经集水池进入
主泵房。主泵房内安装进口干式立式泵 7 台(6 用一备)。
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图 1 污水预处理站模型概图和和水样采样断面布置
污水经水泵提升后进入高位出水渠,出水渠道直接与过江隧道进水井连接。据过江隧道水
力力模型试验研究结果,隧道可通过的最大泥沙颗粒粒径为 。
平流式沉沙池是该污水预处理站中进行污水预处理的核心环节,担负着去除污水中大于
颗粒泥沙、防止下游过江隧道堵塞、保障全系统安全、可靠、稳定运行的重要使命命。
水力力模型试验旨在检验其设计方案水力力性能、泥沙运动动特性,并在分析大量试验结果的基础上,
对设计方案进行改进,以提高其沉沙效能,确保下游污水提升泵房和和过江隧道的安全和和可靠运
行。
2 水力力模型设计

按相似理论,要使模型与原型相似,须满足几何相似、水流运动动相似和和泥沙运动动相似[1-5] 。
几何相似
几何相似是指模型与原型在几何比尺上成一定比例,即
L H
λ=p = λ= p
L H (1)
Lm H m
λλλλ
式中: L 为水平尺度比尺; p 为原型水平尺度; m 为模型水平尺度; H 为垂直尺度比尺;H p
为原型垂直尺度; H m 为模型垂直尺度。
水流运动相似
模型与原型必须做到到水流运动动相似,包包括流态相似、重力力相似和和阻力力相似。天然河流中的
流动动一般都处于紊流区,故流态相似要求模型水流雷诺数超过临界值
>
Rem Re cr (2)
υ
= H υν
式中: Re m 为模型水流雷诺数;其中 H 为水深,m; 为平均流速,m/s ; 为水的
V  m
2
运动动黏滞系数,s/m ; Re cr 为临界雷诺数,一般取 1000 。
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