[发明专利]利用阻水介质促进过饱和总溶解气体释放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过饱和总溶解气体技术，特别涉及一种利用阻水介质来促进水中过饱和总溶解气体释放的新方法及其实验装置，属于水利工程溶解气体过饱和技术领域。

背景技术

我国高坝众多，当这些高坝在汛期通过溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物向下游河道泄水时，气体将被卷吸入水体，并在水垫塘的高压环境中溶解入水中。当水垫塘中的水体流入下游河道后，由于压力降低，水体中的总溶解气体(Total Dissolved Gas，简称TDG)将会逐渐析出，造成下游河道TDG过饱和。由于过饱和TDG在随水流向下游输移的过程中，释放速度缓慢，将使河道水体在较长时间内处于TDG过饱和状态。这可能使得河道中鱼类患“气泡病”，甚至死亡。另外，因为部分渔业和鱼类增殖站的水源均来自高坝泄水，所以过饱和TDG也会对这些鱼类、鱼类养殖产生不利影响。

大坝下游河道水体过饱和TDG的释放快慢受水深、紊动强度、水温、含沙量、河流形态等诸多因素影响。该过程涉及水工水力学、环境水力学、气液界面传质等许多领域，属于复杂的水气两相流问题，研究难度较大。因此，目前关于促进过饱和TDG释放方面的研究仍较为匮乏。

现阶段，解决泄水产生的过饱和TDG问题通常采用的手段是改善泄水建筑物设计及优化泄水运行方式，但其存在诸多的限制性因素：(1)我国多是已建高坝，受到技术和经济双方面限制，不宜采用导流装置；(2)动态调度研究主要基于减少弃水，减缓下游气体过饱和现象的目标进行调度，未综合考虑防洪、航运、发电、生态及库区泥沙淤积的影响；(3)现有研究多集中在降低过饱和TDG的生成方面，而关于如何加快促进过饱和TDG在下游河道释放的措施研究尚少见报道。

因此，为了加快过饱和TDG的释放，减缓其不利影响，本课题组提出一种利用阻水介质来促进水体中过饱和TDG释放的新方法，并在试验室内通过实验装置，利用不同材料的阻水介质及其不同的排列方式和疏密度进行过饱和TDG释放的研究，通过实验证明利用阻水介质能够明显促进水体中过饱和TDG的释放。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术中所存在的缺陷和不足，提出一种利用阻水介质促进水体中过饱和TDG释放的新方法。该方法通过在过水通道中加入阻水介质来实现水体中过饱和TDG的释放。所述阻水介质的加入，一方面能增大水体的紊动强度，另一方面能增加固液接触面积，这两方面均能促进过饱和TDG的释放。该方法对减缓水利工程泄水及水产养殖中产生的总溶解气体过饱和以及对鱼类的不利影响等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义；同时也对过饱和TDG影响的减缓措施研究提供了基础数据和理论依据。

为实现本发明的目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本发明提出的一种利用阻水介质促进过饱和TDG释放的方法，采用在实验水槽内过水通道中布置阻水介质，以实现促进过饱和总溶解气体释放的方法，包括以下具体步骤：

(1)向实验水槽内注入TDG过饱和水，其饱和度为125％、130％，或135％之一；流量为0.0006m³/s；

(2)待实验水槽内的水流流态稳定后，用TGP测定仪分别测量步骤(1)中实验水槽内上游和下游水体中的TDG；

(3)所述步骤(2)的测量完成后，放空实验水槽内的TDG过饱和水，然后待实验水槽完全干燥后，利用玻璃胶在实验水槽内的阻水介质布置区域中布置并固定好阻水介质；

(4)再向实验水槽内注入与步骤(1)的饱和度相同的TDG过饱和水，其流量为0.0006m³/s；

(5)同样使用TGP测定仪分别测量实验水槽内固定阻水介质后其上游和下游水体中的TGP。

上述方案中，所述在实验水槽内阻水介质布置区域中布置固定的阻水介质的布置形式分为疏密程度布置；其排列形式分为正列布置和交错布置。

上述方案中，所述阻水介质布置的疏密程度分为稀疏与加密两种形式；其量化方式为比表面积，即阻水介质所占面积与实验水槽的底面积之比。

上述方案中，所述阻水介质布置的稀疏程度的比表面积比为4‰，其加密程度的比表面积为7.6‰。

上述方案中，所述在实验水槽内阻水介质布置区域中布置固定的阻水介质，其排列形式分为正列布置，即阻水介质按每行2根对齐排列；还分为交错布置，即阻水介质按每行2根与每行3根交替错开排列。