水利水电工程 水温模型试验 毕业答辩

指导教师 论文题目 孔流型取水下泄水温研究 班级 姓名 学号 日期 2012年6月14 目录 第一部分 绪论介绍了课题来源 低温水下泄的危害 国内对水库水温分层现象的研究状况 本文研究的主要方法等内容 第二部分 模型试验介绍了此次模型试验原型的工程概况 模型设计及水力相似理论知识 模型制作 模型验证 试验步骤等内容 第三部分 试验成果与分析模拟水库3月 5月 10月水温分层现象 研究流量相同取水口淹没深度不同 取水口淹没深度相同流量不同两种情况下的下泄水温 第四部分 结论及展望 国内外研究现状 国内外研究方法国内外对分层水库水温的研究方法主要有经验法 数值模型法 物理模型法 类比法 热量平衡法 水热力学法等 经验法经验性水温估算方法 最有代表性的几种经验性公式有 水电部东北勘测设计研究院张大发和中国水科院朱伯芳提出的方法 物理模型法本模型实验的研究方法 利用水力相似准则建立水温试验模型 进行下泄水温实验性研究的一种方法 数值模型法水温数值模型法 二十世纪六七十年代由美国麻省理工学院研究所提出 在美国和日本得到广泛推广 我国的朱伯芳对此法作了一些改进 并给出了水库表面结冰及多泥沙水库的计算方法 热量平衡法水热力学法 本文研究方法与内容 目前 国内外对水库水温的研究 多采用经验类比法和数值模拟法 采用物理模型试验的非常少 因此 对分层取水下泄水温的物理模型试验研究十分必要 试验使用5个温度传感器对库内水温进行测量 1个温度传感器对下泄水温进行测量 模型水库库内水温能稳定分层 并且模拟水温与目标水温吻合较好 1 模拟水库水温分布 给定下泄流量 研究取水口淹没深度对下泄水温的影响 2 模拟水库水温分布 在取水口淹没深度一定的条件下 研究下泄流量对下泄水温的影响 本文主要技术路线 试验模型 稳流格栅用来保证底层水较平稳的流入水库 调节隔板位置 可按要求向水库平稳加入适宜温度的水体 以模拟原型水库水温分布 试验所需适宜温度的水体由水温加热与控制系统中两个容积均为8m3的水温加热池提供 为实时监测和采集水温资料 布置4 8 传感器 为了量测下泄水温 在出口附近布置22 温度传感器 试验步骤 3月下泄水温试验成果 1 取水口下泄水温变化 3月 4 5 测点水温历时变化 水温分层 2 取水口下泄水温变化 3月 3 取水口下泄水温变化 3月 4 取水口下泄水温变化 3月 由图可看出 模型水库运行时 下泄水温较稳定 温度模拟 不同取水口水温模拟及下泄水温比对表 对水库3月份水温进行了模拟 并量测了不同工况下的下泄水温 模拟水温与目标水温比较 3月 由图可知 试验模拟的水库水温分布与原型水库水温分布基本一致 需要指出的是由于试验环境温度较水库水温高得多 要反应试验模拟的水库水温分布与原型水库水温分布是否一致 根据水温相似理论 需要将测点水温历时均值减去同一差值 从而得到模拟原型水温 3月下泄水温试验结果 由试验结果可知取水口淹没深度越大 下泄水温越低 淹没深度越小 下泄水温越高 取水口位置与下泄水温关系 随取水口位置的改变 下泄水温的变化幅度不同 水库的表层与底层水温温差越大 则下泄水温提高的幅度也越大 3月 5月和10月下泄水温试验结果 取水口流量对下泄水温的影响 试验工况 选取3月为代表月 模型水库工作水深73cm 对应于原型13 14m 在设计取水口淹没深度28cm 对应于原型5 04m 不变的条件下 分别设定取水流量为0 6L s 1 2L s和1 7L s 对应于原型0 82m3 s 1 65m3 s和2 4m3 s 对下泄水温进行测量 研究取水流量对下泄水温的影响 共3种试验工况 取水流量1 65m3 s 取水流量2 4m3 s 取水流量0 69m3 s 取水口流量对下泄水温的影响 由表可知 随取水流量增大 所取水层厚度变大 取水口取到更多表层水 因此下泄水温有所提高 当取水流量由0 82m3 s增大到2 4m3 s时 下泄水温提高1 03 提高幅度较小 远不如改变取水口位置提高下泄水温显著 总结与展望 结论 1 在水库水温分布相同的条件下 取水口淹没深度越小 下泄水温越高 2 取水口位置改变 不同水库水温分布下泄水温的变化幅度不同 水库的表层与底层水温温差越大 则下泄水温提高幅度也越大 3 在水库水温分布和取水口淹没深度不变的情况下 随取水流量的增大 下泄水温有所提高 但提高幅度较小 远不如改