《含沙水流對穩定分層型水庫水溫結構影響的研究》是依託四川大學，由梁瑞峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含沙水流對穩定分層型水庫水溫結構影響的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁瑞峰
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水庫水溫對庫區及壩下的水生環境及其它水溫需求有著至關重要的影響，而水庫的水力學和熱力學特性、泥沙運動的複雜性使得耦合模擬庫區水溫分層與泥沙運動極為困難，並缺乏嚴謹的理論支撐和試驗驗證。本項目採用室內試驗、原型觀測與數值模擬相結合的技術路線，在室內水槽監測不同入流水溫、含沙量、粒徑、分層強度條件下槽內穩定分層水溫結構破壞和重建的過程，探尋溫差與泥沙相互影響下的浮力計算模式；原型觀測中通過多點監測庫區的泥沙入庫與異重流發展、水溫分布，掌握大型深水庫的水溫泥沙時空分布規律；在立面二維水溫、水力學模型基礎上，引入庫區泥沙異重流形成、輸移、擴散、沉降的計算模式，以試驗成果率定模型參數，以原型觀測成果驗證模型，最終建立水溫與泥沙耦合計算的水庫寬度平均的立面二維溫差-泥沙異重流數學模型，套用於水庫水溫與泥沙運動規律的關係研究中。本成果對水庫水溫和泥沙預報理論的發展具有重要的學術意義。
結題摘要
基於大型水庫運動過程中出現的溫度、泥沙分層現象，且兩種異重流對庫區及壩下的水生環境及其它水溫需求有著至關重要的影響，而水庫的水力學和熱力學特性、泥沙運動的複雜性使得耦合模擬庫區水溫分層與泥沙運動極為困難，項目採用室內試驗、原型觀測與數值模擬相結合的技術路線，從實驗與理論兩方面探求了溫差泥沙耦合異重流的運動規律。原型觀測中通過多點監測庫區的泥沙入庫與異重流發展、水溫分布，掌握大型深水庫的水溫泥沙時空分布規律；在立面二維水溫、水力學模型基礎上，以試驗成果率定模型參數，以原型觀測成果驗證模型，最終建立了水溫與泥沙耦合計算的水庫寬度平均的立面二維溫差-泥沙異重流數學模型，探尋溫差與泥沙相互影響下的浮力計算模式，套用於水庫水溫與泥沙運動規律的關係研究中。研究表明，底層異重流會形成明顯的頭部較大，後端較薄的“龍頭形態”。而中層或表層異重流卻區別於底部異重流，其整體形態為頭部較薄，而後端較厚的“楔形狀”；前鋒運動速度與進口的流速密切相關，若進口Re數越大，則前鋒運動速度越快，反之則越慢；異重流的形成會加速環境水體在垂向的水溫趨於一致。本成果對水庫水溫和泥沙預報理論的發展具有重要的學術意義。
