分析橡膠鴨嘴閥在排海工程中的應用

 對排海工程中應用鴨嘴閥的利弊進行了分析，提出了鴨嘴閥在排海工程中的適用條件。對使用鴨嘴閥與多噴口噴頭進行了比較，認為鴨嘴閥在排海工程中的使用與否應根據(jù)具體工程綜合分析決定。

　　1.1優(yōu)點

　　（1）維持較高的射流速度。傳統(tǒng)排海工程中噴口為固定口徑，則噴口射流流速隨流量的增加而呈線性增加，當排放口排放量較小時，噴口射流流速較低；鴨嘴閥的出口面積隨排放量的增加而增大。因而，在排放量較小時，其射流流速增加很快，當流量增大到一定值時，射流速度的增加與流量的增加趨向于線性關(guān)系。圖1所示為同樣條件下單孔排放口裝設(shè)固定噴口與鴨嘴閥的射流速度隨排放量增加而變化的比較圖［2］。由圖1可見，裝設(shè)鴨嘴閥后的射流速度明顯高于固定噴口的射流速度，在排放量較低的情況下，裝設(shè)鴨嘴閥的排放口仍能有較高的射流速度。

　　（2）防止海水和泥沙入侵。海水與排放的污水存在一定的密度差，當污水排放量較小時，傳統(tǒng)排放口擴散器由于噴口射流速度減小，此密度差將會引起海水入侵擴散器，并將海底環(huán)境泥沙帶入擴散器［3］。而鴨嘴閥出口隨出流量的變化而變化，排放量為零時閉合，而且在排放量較低的情況下能維持較高的射流速度，因此防止了海水和環(huán)境泥沙的入侵。

　?。?）有利于排放管沖洗。在排放口初次運行或停止使用一段時間后使用時，擴散器內(nèi)充滿了海水，對傳統(tǒng)排放管來講，當污水沖洗流量逐漸增加時，污水一般是先從近岸上升管排出，遠岸上升管則會發(fā)生海水倒灌而形成擴散器內(nèi)的海水循環(huán)現(xiàn)象；只有當污水排放量達到一定的值時，上升管才逐漸開始全部排放污水，并清除擴散器管內(nèi)海水。當排放管上裝設(shè)鴨嘴閥時，同樣條件下排放量很小時，污水便能從所有上升管排出，隨排放量的逐漸增加，管底的海水逐漸被卷吸排出。

　?。?）在一定的條件下，可獲得更高的稀釋度。對相同環(huán)境條件單噴口擴散器進行模型試驗發(fā)現(xiàn)，在同向水流中水平射流情況下，裝設(shè)鴨嘴閥比裝設(shè)固定噴口能獲得更高的污水稀釋度［1］。

　?。?）不腐蝕。對于不常使用的排放口（如緊急排放口）來說，在噴口上裝設(shè)活動拍門或其它防止回流設(shè)施是必要的。但是，金屬構(gòu)件長期淹沒在海水中，易產(chǎn)生銹蝕和海洋生物繁殖現(xiàn)象，使排放口不能正常運行，給維護帶來不便。鴨嘴閥是由橡膠特殊處理加工而成，避免了銹蝕的威脅。

　　1.2缺點

　?。?）增加工程造價。因為鴨嘴閥加工工藝復雜，目前世界上只有少數(shù)廠家能夠生產(chǎn)合乎使用要求的產(chǎn)品，并根據(jù)具體工程而定制，因此售價昂貴。

　?。?）增加擴散器水頭損失。圖2為同樣條件下單孔排放口裝設(shè)固定噴口與鴨嘴閥的水頭損失比較圖。由圖2可見，裝設(shè)鴨嘴閥后的水頭損失基本上是裝設(shè)固定噴口的2倍，這樣增大了排放口的能耗，增加了常年運行費用。

　　1.3鴨嘴閥在排海工程中的適用條件

　　對排海工程中應用鴨嘴閥，應根據(jù)具體工程特點，通過分析確定。綜合國內(nèi)外研究及同濟大學多年的模型試驗成果］，認為海水、環(huán)境泥沙入侵及沖洗困難常出現(xiàn)在下述條件下：（1）海水與排放污水的密度差較大；（2）上升管高度較大；（3）出流密度弗勞德數(shù)較小。對于污水與海水的密度差較小、上升管高度較低的排海工程，只要設(shè)計合理并能長期正常運行，一般不會發(fā)生海水及環(huán)境泥沙入侵現(xiàn)象，沖洗也不存在問題。

　　綜合上述分析，考慮工程造價和長期運行費用因素，排海工程中鴨嘴閥的適用條件為：（1）污水與海水的密度差較大的深水排放口，且上升管高度較高；（2）不經(jīng)常運行的排放口，如緊急排放口。