大型水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)及取水口前流場(chǎng)研究.pdf

1、高壩大庫(kù)的修建形成了大面積的停滯水域，加之太陽(yáng)輻射等作用，水庫(kù)內(nèi)水體溫度沿水深分層。下泄低溫水將對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉和下游水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。為控制下泄水溫，水電站分層取水的方式正逐漸被采用。理解和掌握水庫(kù)水溫分層結(jié)構(gòu)的形成和變化規(guī)律，是研究取水口前流場(chǎng)和下泄水溫的基礎(chǔ)。取水口前流場(chǎng)又與下泄水溫息息相關(guān),系統(tǒng)研究溫度分層水庫(kù)取水口前流場(chǎng)，對(duì)指導(dǎo)分層取水取水口的設(shè)計(jì)及運(yùn)行，以達(dá)到良好的控制下泄水溫的效果是至關(guān)重要的。
　　本文首先利用E

2、FDC對(duì)某水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)形成過(guò)程進(jìn)行研究。然后，通過(guò)PIV流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行取水口前分層流動(dòng)規(guī)律與流動(dòng)機(jī)理的試驗(yàn)研究。最后，通過(guò)編寫(xiě)FLUENT邊界條件，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步分析水溫分布、取水口中心淹沒(méi)深度和下泄流量對(duì)取水口前流場(chǎng)的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）闡述了水庫(kù)水溫分層結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理、低溫下泄水的危害、減免下泄低溫水影響的相應(yīng)措施以及常見(jiàn)的分層取水形式。對(duì)水庫(kù)水溫分層規(guī)律和下泄水溫的研究方

3、法進(jìn)行歸類總結(jié)。
　?。?）利用ASTER GDEM數(shù)據(jù)獲得某水庫(kù)數(shù)字地形，以EFDC模型為基礎(chǔ)，參考類似工程水溫?cái)?shù)學(xué)模型選定相關(guān)參數(shù)，建立該水庫(kù)立面二維數(shù)學(xué)模型，對(duì)水庫(kù)水溫分層結(jié)構(gòu)形成過(guò)程進(jìn)行模擬。水庫(kù)表層水體溫度，不但呈現(xiàn)出季節(jié)性的變化規(guī)律，而且日間變化也十分明顯；底層水體則比較穩(wěn)定，僅僅隨季節(jié)更替稍有變化。
　　（3）按照光譜能量分布與太陽(yáng)光譜能量分布保持一致原則，選擇鏑燈來(lái)模擬太陽(yáng)輻射。通過(guò)鏑燈對(duì)水面進(jìn)行照射，對(duì)垂向

4、水溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，以觀察人工輻射光源對(duì)水面下水體的加熱效果，探索相關(guān)水面熱交換下水溫結(jié)構(gòu)形成過(guò)程的試驗(yàn)方法。
　?。?）將“水溫試驗(yàn)相似理論”和PIV技術(shù)相結(jié)合，研制了專門(mén)的PIV流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，以三種典型水庫(kù)水溫分布為背景，改變?nèi)∷谥行难蜎](méi)深度進(jìn)行不同組合，對(duì)取水口前流場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，總結(jié)規(guī)律。
　?。?）通過(guò)FLUENT的自定義函數(shù)功能，編寫(xiě)了庫(kù)內(nèi)水溫分布和水密度隨溫度變化關(guān)系等邊界條件，建立了適用于溫度分層水庫(kù)取水