溫度分層型水庫分層取水口流動規律及取水水溫研究

《溫度分層型水庫分層取水口流動規律及取水水溫研究》是依託天津大學，由高學平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溫度分層型水庫分層取水口流動規律及取水水溫研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高學平
• 依託單位：天津大學

項目摘要

對於水溫分層型水庫，沿水深水溫不同，若取水口位置固定，例如深層取水口，所取水體溫度較低，用於灌溉將影響作物產量和質量，泄入下遊河段將影響魚類生存環境。分層取水是獲得理想水溫的有效手段，鑒於溫度分層水體有別於均質水體，取水口附近的流動機制、取水水溫控制等亟待研究。本項目採用試驗模擬、數值模擬、理論分析相結合的方法，針對溫度成層型水庫，以典型的多層取水口和浮式管型取水口為對象，進行取水口附近流動特性及取水水溫控制效果的研究，揭示溫度成層分布條件下取水口附近的流動規律、庫內各層水體的運移過程，闡明取水口取水影響範圍、影響取水效果的因素和取水水溫控制機制，提出取水水溫和取水口位置、取水量、庫內水體水溫分布等之間的關係。本項目試驗直接模擬多層水溫分布較以往的鹽淡水兩層模擬更符合實際，考慮溫度分層水體的取水口流動規律更能揭示取水水溫的控制機制，研究成果可用於水庫分層取水的設計和運行管理。

結題摘要

對於水溫分層型水庫，分層取水是獲得理想水溫的有效手段，鑒於溫度分層水體有別於均質水體，取水口附近的流動、取水水溫等亟待研究。本項目採用試驗模擬、數值模擬、理論分析相結合的方法，以典型的多層孔型取水口和浮式管型取水口為例，研究取水口附近流動特性及取水水溫，揭示溫度成層分布取水口附近流動規律，闡明取水口取水影響範圍、影響因素和取水水溫控制機制，提出取水水溫和取水口位置、取水量、水溫分布等之間的關係。 多層孔型取水口，取水口淹沒深度越小，取水水溫越高，水庫表層與底層水溫溫差越大，取水水溫提高幅度越大。增大取水流量可取到更上層的水體，取水水溫有所提高但幅度較小。水溫分層分布與水溫均一分布相比，取水口前流場存在明顯的差異，表底水溫梯度越大，差異越明顯。取水口附近取水牽引作用大於浮力作用，遠離取水口，牽引作用減弱，浮力作用相對增加。水溫梯度致使取水口取水範圍得到一定程度集中，垂向取水範圍受到一定的抑制。浮式管型取水口，取水口淹沒深度是控制取水水溫的主要因素，取水口淹沒深度增大取水水溫隨著降低。取水流量對取水水溫起到調節效果，取水水溫隨著取水流量的增加而提高。取水水溫變化幅度，不僅與取水口淹沒深度有關，還與水庫水溫分布有關。浮式取水口附近，水溫均一和水溫分層的流速分布存在差異，且隨取水流量和淹沒深度的增大而減小。水庫水溫均一分布時，遠離取水口中心，牽引力作用影響逐漸減弱，斷面流速趨向均勻。水庫水溫分層時，在靠近取水口斷面，取水牽引力占主導作用，浮力作用較弱，隨著遠離浮式取水口距離的增加，水體受取水牽引力作用逐漸減弱而逐漸受浮力作用趨向穩定。 以往取水口附近流動規律是在均一水溫條件獲得的，本項目考慮水溫分層對取水口流動的影響，豐富了水力學分層流領域的成果，在水庫分層取水方面形成系統的成果。研究成果為取水設施的設計及運行管理提供技術支撐。