本章采用某一电厂工程拦污设施实际案例,给出高桩承台式拦污设施的力学响应模型设计、测量和分析的全过程。取水明渠用水量341 m3/s,试验水位见表3-1。厂址海域主要受来自于偏东向波浪的影响。根据18个月的逐时波浪观测资料分析,厂址附近波型以涌浪为主,约占实测数据的31.38%;其次为风浪与涌浪相当的混合浪,约占28.99%;再次为涌浪为主的混合浪,约为16.88%;然后是风涌浪,约为15.41%;海区风浪比例最小,仅为7.34%。观测期间常浪向为NE向,出现频率达到16.10%;次常浪向是E和ENE向,出现频率分别达到14.12%和13.98%(表3-2)。工程海区较强浪向为NE向,其次为ENE、E和NNW向。波浪玫瑰图见图3-1。
表3-1 试验水位(1985年黄海高程)
图3-1 年各向各级波高玫瑰图
表3-2 年各向各级波频率和波特征值统计(单位:%)
采用原始数据分析和数学模型计算提供的外海波浪要素作为物理模型试验的原始波浪输入条件,波浪计算重现期包括最大可能台风浪、100年一遇波浪、年平均波浪。根据试验要求,试验采用不规则波进行,波浪频谱采用JONSWAP谱。
对于拦污网的平面布置形式比选试验,由于试验的主要内容是波浪、水流、漂浮物的相互作用研究,考虑到工程所在海区的主要污染物为海带,而海带是一种在低温海水中生长的大型海生褐藻植物,属海藻类植物,一般是在正常天气情况下较易生长和聚集。因此平面布置方案试验的设计波浪采用年平均波浪,计算按照《海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程》推荐的波高平方加权形式,年平均波浪计算结果见表3-2。对于拦污网的结构受力试验,采用的是最大可能台风浪和100年一遇波浪。表3-3中汇总了采用数值模型推算和理论计算得到的用于物理模型试验的-9.0 m处的波要素。试验工况组合见表3-4。
表3-3 工程区域计算年平均波高结果
表3-4 工程附近-9 m等深线波浪要素计算结果
表3-5 试验工况组合
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取水明渠底标高为-7.5 m,取水口门处轴线宽约310 m。拦污网横跨明渠的两端分别与两个堤头相连,其平面布置拟定为以下两种布置方案,如图3-2所示。
在试验中主要考虑两种方案进行比选:①方案一:人字形,拦污网对中分两段,形成一个120°的折线。②方案二:一字型,拦污网直接横跨南北堤头,形成直线。
图3-2 取水明渠拦污网布置两种方案
拦污网的两端分别与取水明渠的堤头相连,连接结构采用重力式墩台结构。拦污网沿长度方向布置5个高桩墩台,用于支撑网面。网面底部用锚链串联,底部锚链沿长度方向布置多个与之垂直的锚链,再与水下锚碇块体相连。网系结构主要包括网片及其上部的架空钢丝绳索,其中架空采用迪尼玛绳,网片采用铜合金,网目尺寸为60 mm×60 mm,四周边绳Φ30 mm,纵横肋绳Φ20 mm。方案一共两片网,每个网片长度约为180 m,高度约为17 m。方案二共一个网片,网片长度约为320 m,高度约为17 m。网面采“勾花”形式勾连,网面的原型图及其勾连方式见图3-3和3-4。表3-6中给出了拦污网的主要参数指标。
表3-6 拦污网主要材料技术指标
续表
图3-3 本项目拦污网原型图
图3-4 本项目拦污网网面勾连方式图
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