滨海电厂的冷却水系统多采用直流供水系统,其供水流程一般为:外海—循环水泵房—供水管道—凝汽器—虹吸井—排水管道—外海。在冷却水循环流程中,虹吸井作为重要的水工构筑物出现,其设计的合理性直接影响整个系统运行的安全性、经济性和稳定性。本文在总结已有研究成果的基础上,以参与的“国核压水堆示范工程辽宁徐大堡核电厂一期工程虹吸井水力性能试验研究”科研项目为依托,针对冷却水系统中虹吸井工程开展物理模型试验研究。本工程虹吸井的主要特点是通过设置的多孔排水管将部分电厂废热回流至泵房取水口,防止电厂冬期运行时泵房取水口发生冰塞事故,因此热水回流流量需满足一定条件。任务书要求热水回流流量在单机组运行条件下要满足占循环水总流量的20%~40%。此外在外海潮位较低时,排水虹吸井过堰水流将处于跌落出流状态,在虹吸井堰后出现强烈的水气掺混现象,产生大量泡沫,若泡沫来不及上浮溃灭而进入下游排水暗涵,容易在外海形成泡沫污染区和盐雾危害。针对上述问题,通过建立虹吸井及多孔排水管沟水力模型试验,结合外海潮位以及热水回流取水工况,分析研究虹吸井内的水流形态、水力特性和水力要素,热水回流以及泡沫输移情况,提出了优化方案以提高虹吸井的水力性能,满足热水回流流量和消能消泡的要求。主要内容包括:(1)查阅大量的学术文献,较全面的了解虹吸井工程的研究现状、研究方法方法,基于重力相似准则建立了物理模型并开展试验;(2)提出了在堰后设置双层多孔孔板的措施来消能和消泡。虹吸井堰后设置双层多孔孔板将降低堰后水流流速,使得泡沫随水流进入暗涵前能及时上浮至水面,以此解决泡沫污染问题。(3)提出了部分封堵下游排水暗涵进口断面面积的措施来提高热水回流流量。封堵下游排水暗涵部分断面面积将提高虹吸井堰后水位,进而提高堰前多孔排水管水头,加大了虹吸井和外海之间的水位差,以满足热水回流流量要求,同时能减小虹吸井堰后水跃高度。原型中采用叠梁门对下游暗涵出口进行封堵。最后,展望了可进一步研究论证和优化分析的虹吸井工程有关问题。