鸭嘴阀在排海工程中的利与弊

  近年来，随着科技的发展、新材料的出现，国外已成功开发一种新型阀——鸭嘴阀。鸭嘴阀由弹性氯丁橡胶加人造纤维经特殊加工而成，形状类似鸭嘴。在内部无压力情况下，鸭嘴出口在本身弹性作用下合拢；随内部压力逐渐增加，鸭嘴出口逐渐增大，保持液体能在高流速下排出。鸭嘴阀与目前工程中常用的拍门、闸阀相比具有较多优点，已广泛应用于城市、工厂排水和泵站出水等工程中，在部分排海工程中也有使用，如英国的Weymouth排放口、香港特区新界排放口等排海工程中均安装了鸭嘴阀。本文根据国内外文献及一定的物理模型试验，结合上海市奉浦排海工程，简要分析了在排海工程中使用鸭嘴阀的利与弊。

         1 排海工程中使用鸭嘴阀的利与弊  

         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。   图1 单孔排放口装设固定喷口与鸭嘴阀射流流速的比较 

         （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很好根上升管排出，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［4］。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。图2 单孔排放口设固定喷口与鸭嘴阀水头损失的比较。