CN103577645A - 基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物模试验与数值模拟的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：步骤一、初步估算扩散器的长度；步骤二、确定扩散器中包含的上升管数量；步骤三、利用数值模拟进行污水扩散效果分析；步骤四、利用物理模型进行污水近区的扩散效果模拟；步骤五、扩散器的水力数值模拟；步骤六、扩散器的水力物理模型试验，水力特性好的长度即为最终确定的长度。本发明从污水扩散与水力出流两方面分析，弥补了传统方法过于单一，计算结果无法验证的缺陷，通过本发明方法确定的扩散器长度，能够保证污水的稀释扩散效果，也能实现污水的正常出流，能够保障排海工程的高效运行；同时本发明方法的结果能够为建设单位节约成本，具有良好的经济效益。

Description

基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法

技术领域

本发明涉及一种用于污水排放扩散器的设计，尤其涉及一种污水深海排放扩散器的设计方法。

背景技术

污水深海排放是在严格控制排污混合区的位置和范围，符合排放水域的水质目标要求，不影响周围水域使用功能和生态平衡的前提下，选定合适的排污口位置，选取设计合理、运行可靠的污水排放方式，采取科学的工程系统措施，合理利用海域的净化能力，处置污水的一种工程技术措施。即污水经过规定要求的预处理后，通过铺设于海底很长的放流管，离岸输送到一定的水下深度，再利用有相当长度、具备特殊构造的多孔扩散器，使污水与周围水体迅速混合，在尽可能小的范围内高度稀释，达到要求的标准，无严格控制要求和自由乱排及无完整水下工程的岸边排放，都不是科学的污水海洋处置，不利于海洋资源的合理开发利用。

而多孔扩散器作为整体污水排海工程的终端设施，是现代沿海城市污水排海工程中的重要组成部分，是有别于早期污水排海工程的主要特征，也是实现海洋环境保护的重要设施。在污水排海工程中，多孔扩散器的主要作用是通过它可以将污水均匀分散地排放到海洋环境水体中去，因此扩散器可提供给污水极大的初始稀释，能够对海洋生态及水质起到明显的保护作用。从目前已投入运行的污水排海工程来看，良好的多孔扩散器水力及结构设计，已成为污水排海工程成功的关键因素。

对于整体污水海洋处置而言，终端扩散器是影响污水稀释扩散效果、保护海洋环境的重要环节，直接体现污水深海排放工程的价值，而扩散器的长度是其结构设计过程中最重要的参数，直接决定着污水出流的水力效果与稀释扩散程度，决定着整体污水海洋处置工程的运行效果。

目前，国内外还没有关于扩散器长度设计的统一规范，不同地方的排海工程中扩散器差别很大，目前国内外也有许多学者对于扩散器长度的确定进行了研究。何强、俞军等人总结了以往的研究成果，提出便于环境管理而相对简便合理的计算方法，以求在确定扩散器长度方面获得共识；徐高田、韦鹤平等人以嘉兴污水海洋处置工程为例，为了能满足设计初始稀释度并降低工程费用，利用Jetlag3模型确定了其扩散器长度。计算结果表明，八团(0～1500)扩散器长度取200～250m，场前(0+000)和场前(0+1400)扩散器长度取250～300m，能满足近区初始稀释度的要求；张光玉、詹水芬等人利用经验公式对惠州大亚湾一期污水排海扩散器的长度进行了估算，考虑工程初始稀释度要求与海流稀释能力，扩散器最小长度（考虑全部水深参与混合）公式为：

扩散器最大长度（考虑部分水深参与混合）公式为：

其中S为初始稀释度，H为排放口水深，Q_e为流量，V为排放口周围余流流速，再根据工程海域执行水质标准确定了扩散器具体长度；赵毅山等人结合上海市污水治理二期工程，介绍了排海工程中扩散器水力计算的新方法，利用数值模拟计算的方法对工程的扩散器长度等参数进行了优化设计。

王超等从航运、施工、管理及水生生物回游等角度出发，提出采用多孔T型扩散器排放污水，根据多孔射流发展规律，分析了T型扩散器排放近区流态特性，并通过数学模型计算，预报型扩散器排放近区轴线流速，浓度及稀释度的沿程变化规律，得出了相对动量和扩散器长度是影响污染物横向扩散的主要因素；王文喜、张瑞安等人根据N.N.Brooks经验公式，考虑排污口周边水流、工程初始稀释度等条件，对烟台市污水排海工程扩散器长度进行了估算。由此可见在实际工程中，影响扩散器长度的主要因素有污水日排放量、起始稀释度、排放口水深以及水动力因素。根据以上分析可以看出，目前对于扩散器长度的确定方法还没有统一的标准，计算方法也比较混乱，这种局面与排海技术的应用前景极不相称。因此，污水排海扩散器长度确定的规范化、标准化成为推广污水排海技术所面临的急需解决的问题。

综上所述，目前确定污水扩散器的长度大致有三种方法：

（1）纯经验确定，根据以往实例以及实际工程的日排水量、水深条件、初始稀释度，直接确定扩散器的长度。这种方法可操作性较强，但是结果准确性和污水的出流效果难以保证。

（2）根据经验公式计算确定，根据经验公式确定扩散器的长度范围，再根据经验进行估算。这种方法比纯经验确定准确程度高，但污水出流效果与稀释扩散效果难以保证。

（3）数值模拟方法。这种方法是通过Jetlag、Gambit、Fluent等软件在计算机上进行模拟计算，通过多种工况的分析确定扩散器的合理长度。这种方法虽然具有较强的科学性，但是计算准确程度无法进行验证，且不同的软件计算结果偏差较大，结果在实际工况中不能得到体现。

通过以上分析可以看出，目前对扩散器长度的确定方法比较单一，且各种方法都具有一定的局限性。因此本项方法提出以经验公式为基础，结合数值模拟计算和物理模型试验的技术方法，确定扩散器的长度。其中通过经验公式估算出扩散器的合理长度范围，利用数值模拟计算不同长度条件下的扩散器污水出流效果与稀释扩散器效果，最后通过物理模型试验进行验证分析。这种方法从污水稀释扩散与水力出流两方面进行分析，弥补了传统计算方法过于单一，计算结果可靠性无法验证的缺陷，分析结论准确程度较高，既能保证污水排海工程的稀释扩散效果，也能实现污水的正常出流，能够保障污水排海工程的高效运行，是港口或沿海地区实施污水深海排放的重要技术保障。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种扩散器长度确定方法，通过数值模拟与物理模型相结合的手段，提出更准确合理的污水扩散器设计长度，达到节约工程成本，保证工程运行效果的目的。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：

步骤一、初步估算扩散器的长度：根据初始稀释度要求和海流稀释能力，确定扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max：

$L_{\min }=1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(1\right)$

$L_{\max }=1.724\×1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(2\right)$

式（1）和式（2）中：S为初始稀释度；Q_e为实测的污水最大流量，其单位是m³/s；H为喷口距水面的距离，其单位是m；V为余流流速，其单位是cm/s；

步骤二、确定扩散器中所包含的上升管的数量：在步骤一确定的扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max范围内，按照扩散器上上升管间距为5～8米，确定几个不同长度的扩散器及其所包含的上升管的数量；

步骤三、利用数值模型进行污水稀释扩散效果的模拟：利用丹麦水动力研究所的MIKE21模型对步骤二所确定的几个不同长度的扩散器进行染污物稀释扩散效果模拟分析，从中优选出扩散面积大的3～6个不同长度的扩散器；

步骤四、利用物理模型进行污水近区的染污物扩散效果的模拟：利用矩形水槽作为物理模型，对步骤三确定的3～6个不同长度的扩散器进行污水近区内的污染物稀释扩散效果模型分析，从中优选出污染物稀释扩散效果好的2个不同长度的扩散器；

步骤五、扩散器的水力数值模拟：利用FLUENT软件对步骤四确定的2个不同长度的扩散器进行扩散器水力数值模拟，判断上述2个不同长度的扩散器的主管流速是否大于不淤流速，喷口出流不均匀度是否小于10%，将满足主管流速大于不淤流速，且喷口出流不均匀度小于10%的扩散器进行下一步试验；

步骤六、扩散器的水力物理模型试验分析：按照污水排放量、模型材料及试验场地的面积、供水、退水条件，选用几何比尺为1:5～15的正态模型进行试验，水力特性好的扩散器的长度即为最终确定的长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先根据现有经验公式和工程实际条件，对扩散器的长度范围进行估算，确定合理的扩散器长度范围；其次根据确定的长度范围，结合上升管间距、上升管数量等参数，提出几种不同长度（包括工况）的扩散器；再对不同长度及工况的扩散器进行数值模拟计算，分析不同工况下污水的稀释扩散效果，得出稀释扩散效果最佳的3～6种长度方案，作为物理模型试验的基础进行水槽物理模型试验分析，确定1～2种出流效果（也即污水近区污染物释扩散效果）较好的扩散器长度方案；再通过水力数值模拟计算，分析上述1～2种方案的水力特性是否满足要求；最后利用水力物理模型试验对水力数值计算的结果进行验证分析，最终确定1种不但稀释扩散效果较好，并同时具备较好水力特性的扩散器长度。

综上，本项发明方法是在以往研究的基础上，通过经验公式计算、数值模拟、物理模型试验相结合的手段，从污水稀释扩散与水力出流两方面进行分析，提出了新的扩散器长度计算方法，弥补了传统的扩散器长度确定方法过于单一，计算结果可靠性无法验证的缺陷。通过本发明方法确定的扩散器长度，其分析结论准确程度较高，能够保证污水的稀释扩散效果，也能实现污水的正常出流，能够保障污水排海工程的高效运行；同时以往的方法往往长度偏大，导致工程投资增加，通过本方法确定的扩散器长度方案不仅能够从环保和水力出流角度满足要求，同时能够为实际工程降低成本，具有良好的经济效益，因此该方法无论从科学性还是经济性上都具有一定的先进性。

附图说明

图1为一排海项目污水中COD浓度值包络线面积计算示意图；

图2是本发明中所用矩形水槽物理模型结构示意图；

图3是污水近区稀释扩散效果试验现场污水给水系统图；

图4是扩散器水力数值模拟计算示意图；

图5-1是建有高位井的污水深海排放工作过程示意图；

图5-2是实地设有堤坝的污水深海排放工作过程示意图；

图6是本发明中所用扩水力物理模型结构示意图；

图7是图6所示水力物理模型中上升管与喷口的剖面图；

图8是图6所示水力物理模型中测压孔布置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

本发明的设计思路：扩散器的长度确定，重点是要保障污水出流的稀释扩散效果和水力工况，减少出流的不均匀性和水头损失，本发明针对扩散器长度的确定方法进行了合理的设计，提高了计算结果的准确性，同时保证污水出流的水力效果，从而保证污水排海工程的高效运行，减小污水对海洋环境的影响和水力损失，降低相关的环保措施费用和工程运行维护费用。

本发明的发明点是将现有深海排放工程及扩散器研究的技术进行了组合，通过数值模拟与物理试验相结合的手段，提高了扩散器长度设计的准确程度，有利于降低工程成本、保障污水深海排放工程的高效运行。下面

本发明一种基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：

步骤一、初步估算扩散器的长度：

长度范围估算是确定扩散器长度的第一步骤，主要是根据已有的主流公式确定出扩散器的长度范围，作为下一步具体确定的依据。在计算时需要考虑初始稀释度要求和海流稀释能力，其中初始稀释度是指污水由扩散器排出后，在出口动量和浮力作用下与环境水体混合并被稀释，在出口动量和浮力作用基本完结时污水被稀释的倍数。

根据初始稀释度要求和海流稀释能力，确定扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max：

$L_{\min }=1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(1\right)$

$L_{\max }=1.724\×1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(2\right)$

式（1）和式（2）中：

S为初始稀释度，

C-空间某个位置的污染物浓度，C_o-污水排放的污染物浓度，C_a-背景浓度，设C_a=0，则：S=C_oC，初始稀释度愈大，表示污水在近区的紊动掺混愈激烈，在较短（500～700m）的距离能与更多的环境水体相混合，因而形成的高浓度区也愈小，其对环境的损害也就愈小。

Q_e为污水最大流量（实测），其单位是m³/s；

H为喷口距水面的距离，其单位是m；

V为余流流速，cm/s；

步骤二、确定扩散器中所包含的上升管的数量：

在确定了扩散器的长度范围后，要进一步确定扩散器长度的计算方案。方案如果制定的少，则不能体现污水稀释扩散效果与扩散器长度的变化；方案如果制定的过于密集，扩散器长度变化较小，也不能反应不同方案中污水出流效果的不同，同时还会增加方案计算时间，影响整体项目的进度。目前如何确定扩散器的长度方案也没有统一的标准和规定，本项发明方法根据扩散器的上升管个数不同来确定扩散器长度的计算方案数量，上升管接于主管之上，相邻上升管之间有一定的间距，用于疏导污水的出流，是扩散器的主要参数之一。在确定的扩散器长度范围内，上升管数量越多，则扩散器的长度越长。因此，根据上升管的数量多少，确定不同的扩散器长度方案，一般情况下为3～8组，作为后续数值模拟计算和水槽试验的具体工况。在步骤一确定的扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max范围内，按照扩散器上上升管间距为5～8米，确定几个不同长度的扩散器及其所包含的上升管的数量；

步骤三、利用数值模型进行污水稀释扩散效果的模拟：利用丹麦水动力研究所的MIKE21模型对步骤二所确定的几个不同长度的扩散器进行染污物稀释扩散效果模拟分析，从中优选出扩散面积大的3～6个不同长度的扩散器；

本发明采用丹麦水动力研究所研制的MIKE21模型进行污染物输移扩散数值模拟。数值模拟计算是在扩散器长度范围与计算方案确定的基础上，通过扩散器排污水质影响的二维和三维数值模拟确定扩散器的长度，确定扩散器近区物理模型试验提供试验方案，减少大量方案试验的人力和物力的耗费，同时，在近区试验确定扩散器长度的基础上，对选定扩散器的远区水质影响进行三维的数值模拟预测，为设计符合环保要求的扩散器提供技术支持和参考依据。计算流程如下：

①确定模型计算边界。

②设定计算范围与计算网格。

③在计算范围内设定模型验证点。

④对模型进行验证，设定合理参数。

⑤利用调整后的模型对之前确定的不同长度扩散器方案进行污水稀释扩散效果计算，得出出流效果最佳的3～6组方案，作为水槽物理模型试验的工况。图1为污水中COD浓度值包络线面积计算示意图。

步骤四、利用物理模型进行污水近区的染污物扩散效果的模拟：利用矩形水槽作为物理模型，矩形水槽结构如图2所示，其中：1-造波机，2-控制室，3-双向泵，4-测桥，5-扩散器，6-流量计，7-配液箱，图3是污水给水系统工艺示意图。对步骤三确定的3～5个不同长度的扩散器进行污水近区内的污染物稀释扩散效果模型分析，从中优选出污染物稀释扩散效果好的2个不同长度的扩散器；

步骤五、扩散器的水力数值模拟：利用FLUENT软件对步骤四确定的2个不同长度的扩散器进行扩散器水力数值模拟，判断上述2个不同长度的扩散器的主管流速是否大于不淤流速，喷口出流不均匀度是否小于10%，将满足主管流速大于不淤流速，且喷口出流不均匀度小于10%的扩散器进行下一步试验，图4是扩散器水力数值模拟计算示意图。

步骤六、扩散器的水力物理模型试验分析：按照污水排放量、模型材料及试验场地的面积、供水、退水条件，选用几何比尺为1:5～15的正态模型进行试验，水力特性好的扩散器的长度即为最终确定的长度。其中，所述水力物理模型系统包括供水箱、供水管、控制阀门、水表、扩散器、测压管、退水渠等组成，采用正态模型，用有机玻璃管制作，由供水箱供水，阀门控制流量，喷口流量的测量采用体积法进行，用秒表计时，电子秤称重，精度达到0.1克。在设定的时间段内称量不同流速情况下各喷口的出流量，分析出流均匀度，从上一步骤确定的1～2组方案中选取一组水力特性较好的扩散器长度结构，此结构即为最优的扩散器长度结构，既具有最佳的污水出流稀释效果，也具备较好的水力特性，从环境角度和水力运行角度都能够满足实际工程的要求。

通过水力试验验证调整后，就可以得出最优的扩散器长度。本项发明方法是在以往研究的基础上，通过经验公式计算、数值模拟、物理模型试验相结合的手段，提出了新的扩散器长度计算方法，通过估算—数值模拟计算—物理模型试验验证的手段，提高了以往计算结果的准确性，弥补了以往计算方法缺少长度判定依据的不足。通过该方法确定的污水排海扩散器长度方案不仅能够从环保角度满足国家的要求，也能从污水出流的水力特性上满足工程的要求，同时计算结果准确程度较高，能够为实际工程降低成本，因此该方法无论从科学性还是经济性上都具有一定的先进性。

试验材料：

天津南港污水排海工程扩散器长度计算实例过程

污水深海排放的整体工作过程主要是通过提升泵站将污水进行加压，再利用排海管道输送经过处理的生产废水、工业污水或生活污水到提前选定的海洋合适位置进行排放，利用海洋巨大的稀释能力来解决污水排海问题。同时，为了使该处海水具有最佳的净化能力，需要在该排放点采用离岸潜没的多孔扩散管进行排放。图5-1和图5-2是污水深海排放工作过程示意图；污水经污水处理厂后，经过排水泵站，再根据工程实际要求，如果还需增加压力，可在管线下海前建设高位井（图5-1所示），污水经过高位井后提高出流压力，再经过排海管线至设定排放口排放；如经泵站后压力满足出流要求，则可直接穿过堤坝（按工程实际情况，如实地中没有堤坝则不需要），经排海管线至排放口排放（图5-2所示）；其中：11-出流污水，12-出流泵站，13-高位井，14-堤坝，15-海床，16-放流管，17-上升管，5-扩散器。

随着区内诸如石油、化工等核心产业的进驻，南港工业区每天将会产生大量的工业废水，根据天津南港工业区的实际情况，附近水系稀释自净能力不强，近岸及内河排污将会给当地水系造成大面积污染，因此，规划采用离岸的水下深海排放方式，尾水达到天津市《污水综合排放标准》（DB12/356-2008）一级A标准后，将通过泵站提升后经排海管道抵达深海排污位置经排污扩散器排出，再在深海强大的水动力条件下充分稀释扩散。其污水处理厂位于市政岛内，目前处理规模6.0万m³/d。

一、扩散器长度范围经验公式估算

根据初始稀释度要求和海流稀释能力，确定扩散器最小长度L_min为60m，扩散器最大长度L_max为240m，得出通过经验公式（1）和（2）估算出的扩散器长度范围为60—240m。

二、扩散器长度计算方案确定

在确定的扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max范围内，按照扩散器上上升管间距要求，对本工程，选取扩散器的上升管个数为16个、20个、24个等三个方案，同时上升管间距选取4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m等7个方案，共21个方案作为下一步计算的依据。

三、扩散器长度方案数值模拟计算

利用丹麦水动力研究所的MIKE21模型对所确定的几个不同长度的扩散器进行染污物稀释扩散效果模拟分析，计算结果显示，上升管个数为16个时，污水稀释扩散效果较差，而上升管个数为20或24个时，污水稀释扩散效果较好，能够满足环保要求，上升管间距为5、6、7m时污水相互交射影响不大。因此提出上升管个数为20、24个，上升管间距为5、6、7m共6种方案作为物模试验的依据。

四、水槽物理模型试验分析

利用矩形水槽作为物理模型，对数值模拟计算确定的上升管个数为20、24个，上升管间距为5、6、7m共6种扩散器长度方案进行污水近区内的污染物稀释扩散效果模型分析，试验污水为水、乙醇和罗丹明B的混合物。污水和水的密度用液体比重计进行标定。试验污水按流量要求通过水泵和流量计控制进入扩散器的流量。通过水槽物理模型试验分析发现，当上升管个数为20个时，扩散器间距为7m时，污水升顶和混合恰好同时发生，上升管间距最佳；当上升管个数为24个时，扩散器间距为5m时，污水升顶和混合恰好同时发生，上升管间距最佳。这两种方案的污水稀释扩散效果最佳，也较为接近，因此可作为下一步水力计算的依据。

上升管数20个、上升管间距为7m、扩散器长度为135m，试验成果列于下表。

上升管数24个、上升管间距为5m、扩散器长度为117m，试验成果列于下表。

五、扩散器长度水力计算

采用GAMBIT和FLUENT软件对确定的两种扩散器长度方案进行水力计算，结果表明，当扩散器上升管数20个、上升管间距为7m、长度为135m时，污水出流的水力效果较好，各上升管出流均匀度较好，满足水力计算的要求；当上升管数24个、上升管间距为5m、扩散器长度为117m时，由于上升管数量较多，污水出流均匀程度较差，同时上升管间距较小，相邻上升管污水交互射流存在一定影响，因此推荐本项污水排海工程扩散器长度为135m，上升管个数为20个，间距为7m，扩散器结构示意如图6所示，模型中的上升管数量、变径段数量、变径段长度可根据具体工程进行调整，喷口中心要求在同一水平线上。

六、扩散器长度水力试验分析

对确定的扩散器长度为135m的方案进行水力试验验证分析，按照试验场地的面积、供水、退水条件、上升管及放流管的模型材料、污水排放量，选用几何比尺为1：10的正态模型，模型系统包括供水箱、供水管、控制阀门、水表、扩散器、测压管、退水渠等组成，。模型采用有机玻璃管制作，由供水箱供水，阀门控制流量，喷口流量的测量采用体积法进行，用秒表计时，电子秤称重，精度达到0.1克。图7所示水力物理模型中上升管与喷口的剖面图，上升管两侧喷口要求在同一水平线上。图8是图6所示水力物理模型中测压孔布置示意图，测压孔一般为水力试验时分析扩散器各处压力所设计，在实际工程中则不需要设置。测压孔内径一般为2～3mm。

在喷口出流均匀性试验中，135m的扩散器长度方案取得了满意的成果，出流均匀度符合要求，能够满足工程的运行要求，因此确定南港污水排海工程扩散器长度为135m。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，包括以下步骤：

步骤一、初步估算扩散器的长度：

根据初始稀释度要求和海流稀释能力，确定扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max：

$L_{\min }=1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(1\right)$

$L_{\max }=1.724\×1.1\×\frac{S}{H}\×\frac{Q_e}{V}---\left(2\right)$

式（1）和式（2）中：S为初始稀释度；Q_e为实测的污水最大流量，其单位是m³/s；H为喷口距水面的距离，其单位是m；V为余流流速，其单位是cm/s；

步骤二、确定扩散器中所包含的上升管的数量：

在步骤一确定的扩散器最小长度L_min和扩散器最大长度L_max范围内，按照扩散器上上升管间距为5～8米，确定几个不同长度的扩散器及其所包含的上升管的数量；

步骤三、利用数值模型进行污水稀释扩散效果的模拟：

利用丹麦水动力研究所的ΜΙΚΕ21模型对步骤二所确定的几个不同长度的扩散器进行染污物稀释扩散效果模拟分析，从中优选出扩散面积大的3～6个不同长度的扩散器；

步骤四、利用物理模型进行污水近区的染污物扩散效果的模拟：

利用矩形水槽作为物理模型，对步骤三确定的3～6个不同长度的扩散器进行污水近区内的污染物稀释扩散效果模型分析，从中优选出污染物稀释扩散效果好的2个不同长度的扩散器；

步骤五、扩散器的水力数值模拟：

利用FLUENT软件对步骤四确定的2个不同长度的扩散器进行扩散器水力数值模拟，判断上述2个不同长度的扩散器的主管流速是否大于不淤流速，喷口出流不均匀度是否小于10%，将满足主管流速大于不淤流速，且喷口出流不均匀度小于10%的扩散器进行下一步试验；

步骤六、扩散器的水力物理模型试验分析：

按照污水排放量、模型材料及试验场地的面积、供水、退水条件，选用几何比尺为1:5～15的正态模型进行试验，水力特性好的扩散器的长度即为最终确定的长度。

2.根据权利要求1所述的基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，其中，步骤六中选用几何比尺为1:10的正态模型进行试验。

3.根据权利要求1所述的基于物模试验与数值模拟结合的污水扩散器长度确定方法，其中，步骤六中的水力物理模型包括供水箱、供水管、阀门、水表、扩散器、测压管、退水渠等组成；由供水箱供水，阀门控制流量，扩散器喷口流量的测量采用体积法进行，用秒表计时，电子秤称重，电子秤的精度为0.1克。

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