白鹤梁题刻保护工程水循环系统截滤器性能研究

【摘要】：位于重庆市涪陵区北面长江河道中的白鹤梁题刻是国家重点文物保护单位。三峡水库建成后,整个白鹤梁题刻将会淹没于水中。为了保护这一文物,有关方面拟在白鹤梁题刻处,利用“无压容器”的概念建造一个钢筋混凝土容器。容器内充满清水,并设有专门的循环水系统,确保容器内的水与长江水相通,实现内外水压平衡,同时对可能进入容器的长江水进行截滤,确保容器内的水质达到一定的标准。 整个无压容器的关键部分是循环水系统,其主要功能一是保持容器内外水压动态平衡,以确保容器的结构稳定安全;二是保证容器内水质的清澈透明,便于游人观赏题刻。本课题的重点是对循环水系统连接容器内外的专用截滤器性能进行研究,主要包括三个方面:(1) 测定过滤前后水的浊度变化以确定截滤器的浊质扩散系数、浊质扩散系数与渗滤速度关系,以此得出在一定的过滤条件下,系统内浊度超标的时间。(2) 当系统外水压发生各种变化时,特别是瞬间大幅变化时,截滤器两侧的水头状态,以确定系统外水位起落时容器内外水压差的变化规律,为实际工程设计中控制内外水压差提供必要的依据。(3) 确定过滤系数。考虑到实际循环水系统可能存在的微量渗水的情况,此时截滤器将处于一种慢速过滤状态,有必要研究截滤器的过滤系数。本课题采用试验测定法和数学模型法进行对比研究,为指导实际工程运行提供理想的数学模型。 通过试验结果发现,在不同截滤床条件下和不同的渗流速度下测定的系统内外水压差均不大于设计的要求10cmH2O。外江的浊质主要通过截滤器内外存在的浓度差扩散进入系统,由扩散系数的测定结果得出实际运行中系统水质超标的时间为83.4天大于设计的循环水运行周期15天。即使系统出现微量渗漏的情况下,由过滤系数的测定结果得出水质超标的时间为59.7天也大于设计的循环水运行周期15天,以上结果都满足设计的要求。 通过模型试验装置运行和测定结果发现,循环水管上设置的自动控制阀K2是系统正常运行时维持内外水压平衡的一个关键技术措施。 WP=4 整个研究的方法和结论为白鹤梁题刻保护工程循环水系统设计提供了重要的参考。