[发明专利]水库水温分层模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及水电站进水口分层取水下泄水温试验研究，特别涉及一种水库水温分层模拟方法。

背景技术

大型水库水体温度具有明显的沿深度成层分布的特点，表层水温和底层水温相差很大，有时温差值可达20℃左右(黄永坚，1986)。常规水电站进水口均为单层进水口，进水口设置在靠近水库底部位置，发电时下泄水体基本为水库底层水体，其水温较低，影响下游河段的生态环境。近年来，随着对生态环境保护的重视，水电站分层进水口取水方式(multi-level intake structure，MLIS)正逐渐被采用。采用水电站进水口分层取水方式的目的是有选择地取用水库的不同层水体，控制下泄水温，满足环保要求。目前缺乏分层取水方式下泄水温试验研究，而水库水温分层模拟问题是开展试验研究的保障。

目前涉及水温分层试验模拟方法主要有两类，一是以盐淡水形成两层模拟，二是利用热水或冷水流入水槽形成一定的水温分布。利用盐淡水的密度差模拟水温分层，通常模拟两层，其缺点是很难形成多层模拟，不能真实地再现实际水库水温沿水深的连续分布，例如，Harleman(1965)等在试验水槽中用盐水和淡水形成两层密度流；黄桂林等(1996)针对平板式表层取水口，以淡水和盐水模拟两层水温分布。利用热水或冷水流入水槽形成的水温分布，其缺点是所形成的水温分布难于控制，很难形成能满足温差要求的、稳定的、符合实际水库水温分布形状的水温分布，例如，1988年5月Helmut Kobus在清华大学出版社出版的《水力模拟》中介绍了一个水库分层水力模型试验(Markorfsky和Harleman，1971，1973)，模型为长11m，宽0.3m矩形断面有机玻璃水槽，深度从上游端11.4cm线性地增大到下游端120cm，热水自浅端进入。

以往分层流动试验，通常以盐淡水为介质形成两层密度分布，或是利用热水或冷水流入水槽形成一定的水温分布，很难模拟实际的水库水温分布规律。因此，目前缺乏能形成稳定的、符合实际水库水温分布要求的模拟方法。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够直接形成稳定多层水温的水库水温分层模拟方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水库水温分层模拟方法，包括以下步骤：(a)根据实际水库水温分布的特点，将水库水温分布按一定的温差沿水深分为N层；(b)按温差要求通过加热系统对相应加热池内水体分别加热；(c)将不同温度的水体通过分层加水装置依层加入模型水库；所述分层加水装置包括在模型水库一端沿水深平行设置的多层隔板，每层隔板的中部均设有通孔，所述通孔设有孔盖，所述每层隔板的中部上面在加水时设有稳定出流装置，所述多层隔板的通孔内插装有一加水管；(d)静置模型水库内水体，水体温度沿水深分布趋于平顺，形成稳定的、符合要求的水库水温分布。

所述每层隔板位置可调地安装在支架上，所述支架安装在所述模型水库内。

所述稳定出流装置包括侧壁设有出水孔的环形框架，所述环形框架内装满石子。

所述孔盖与对应隔板转动连接。

本发明具有的优点和积极效果是：能够直接形成稳定的多层水温，和试验模拟形成的水温分布(模拟水温)的比较，二者吻合较好，试验较好地模拟了原型水库水温分布。进行水温分层模拟试验，收益效果明显。

附图说明

图1是本发明的加热系统示意图；

图2是本发明模拟水温与目标水温的比较图；

图3是本发明分层加水装置结构示意图；

图4是本发明分层加水装置的多层隔板及其支架的结构示意图；

图5是本发明分层加水装置的多层隔板安装示意图；

图6是本发明分层加水装置的稳定出流装置结构示意图。

图中：1、加水管，2、模型水库，3、隔板，3-1、通孔，4、稳定出流装置，4-1、环形框架，4-2、出水孔，4-3、石子，5、支架，5-1、立柱，6、短管，7、孔盖。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

以往分层流动试验，通常以盐淡水为介质形成两层密度分布，或是利用热水或冷水流入水槽形成一定的水温分布，很难模拟实际的水库水温分布规律。本发明提供一种水库水温分层模拟方法，将直接形成稳定的多层水温，进行水温分层模拟试验。