分析橡胶鸭嘴阀在排海工程中的应用

 对排海工程中应用鸭嘴阀的利弊进行了分析，提出了鸭嘴阀在排海工程中的适用条件。对使用鸭嘴阀与多喷口喷头进行了比较，认为鸭嘴阀在排海工程中的使用与否应根据具体工程综合分析决定。

　　1.1优点

　　（1）维持较高的射流速度。传统排海工程中喷口为固定口径，则喷口射流流速随流量的增加而呈线性增加，当排放口排放量较小时，喷口射流流速较低；鸭嘴阀的出口面积随排放量的增加而增大。因而，在排放量较小时，其射流流速增加很快，当流量增大到一定值时，射流速度的增加与流量的增加趋向于线性关系。图1所示为同样条件下单孔排放口装设固定喷口与鸭嘴阀的射流速度随排放量增加而变化的比较图［2］。由图1可见，装设鸭嘴阀后的射流速度明显高于固定喷口的射流速度，在排放量较低的情况下，装设鸭嘴阀的排放口仍能有较高的射流速度。

　　（2）防止海水和泥沙入侵。海水与排放的污水存在一定的密度差，当污水排放量较小时，传统排放口扩散器由于喷口射流速度减小，此密度差将会引起海水入侵扩散器，并将海底环境泥沙带入扩散器［3］。而鸭嘴阀出口随出流量的变化而变化，排放量为零时闭合，而且在排放量较低的情况下能维持较高的射流速度，因此防止了海水和环境泥沙的入侵。

　　（3）有利于排放管冲洗。在排放口初次运行或停止使用一段时间后使用时，扩散器内充满了海水，对传统排放管来讲，当污水冲洗流量逐渐增加时，污水一般是先从近岸上升管排出，远岸上升管则会发生海水倒灌而形成扩散器内的海水循环现象；只有当污水排放量达到一定的值时，上升管才逐渐开始全部排放污水，并清除扩散器管内海水。当排放管上装设鸭嘴阀时，同样条件下排放量很小时，污水便能从所有上升管排出，随排放量的逐渐增加，管底的海水逐渐被卷吸排出。

　　（4）在一定的条件下，可获得更高的稀释度。对相同环境条件单喷口扩散器进行模型试验发现，在同向水流中水平射流情况下，装设鸭嘴阀比装设固定喷口能获得更高的污水稀释度［1］。

　　（5）不腐蚀。对于不常使用的排放口（如紧急排放口）来说，在喷口上装设活动拍门或其它防止回流设施是必要的。但是，金属构件长期淹没在海水中，易产生锈蚀和海洋生物繁殖现象，使排放口不能正常运行，给维护带来不便。鸭嘴阀是由橡胶特殊处理加工而成，避免了锈蚀的威胁。

　　1.2缺点

　　（1）增加工程造价。因为鸭嘴阀加工工艺复杂，目前世界上只有少数厂家能够生产合乎使用要求的产品，并根据具体工程而定制，因此售价昂贵。

　　（2）增加扩散器水头损失。图2为同样条件下单孔排放口装设固定喷口与鸭嘴阀的水头损失比较图。由图2可见，装设鸭嘴阀后的水头损失基本上是装设固定喷口的2倍，这样增大了排放口的能耗，增加了常年运行费用。

　　1.3鸭嘴阀在排海工程中的适用条件

　　对排海工程中应用鸭嘴阀，应根据具体工程特点，通过分析确定。综合国内外研究及同济大学多年的模型试验成果］，认为海水、环境泥沙入侵及冲洗困难常出现在下述条件下：（1）海水与排放污水的密度差较大；（2）上升管高度较大；（3）出流密度弗劳德数较小。对于污水与海水的密度差较小、上升管高度较低的排海工程，只要设计合理并能长期正常运行，一般不会发生海水及环境泥沙入侵现象，冲洗也不存在问题。

　　综合上述分析，考虑工程造价和长期运行费用因素，排海工程中鸭嘴阀的适用条件为：（1）污水与海水的密度差较大的深水排放口，且上升管高度较高；（2）不经常运行的排放口，如紧急排放口。