[发明专利]河道型水库干支流水体交换研究的实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及河道型水库干支流水体交换研究的实验装置及实验方法。目的是该装置和方法应能实现对不同影响因子与干支流水体交换的响应关系，并具有操作简单、重复利用率高的特点。技术方案是：适用于河道型水库干支流水体交换研究的实验装置,其中的水体交换实验单元包括一号恒温水槽、二号恒温水槽；其中的供回水单元包括蓄水箱、一号水池、二号水池、回水池以及恒温水管；其中的外部衔接槽包括一号衔接槽和二号衔接槽。利用前述装置进行干支流水体交换影响因子研究的方法是：步骤1.对4个水箱中的水体进行加热；步骤2.分别向两个恒温水槽输送盐水；步骤3.通过调节流量计、闸门开度、风机以及加热清水箱的水体，实现水体交换影响因子的研究。

技术领域

本发明涉及水力学实验领域，特别涉及河道型水库干支流水体交换研究的实验装置及实验方法。

背景技术

大型水利工程，在防洪、发电、航运等多个方面发挥巨大效益。但是大坝的修建，使得坝前水体由原来的天然河道变为河道型水库，库区的水流结构发生了巨大的变化，库区水动力条件和水质要素出现了明显的时空特征。在大坝蓄水成库后，库区的支流受干流顶托作用，出现了不同程度的回水河段，形成库湾水域，流速减缓，使得库湾支流常出现不同程度的水质问题（如水华）。众所周知，在水环境系统中的各种物质成分（如营养盐、污染物、悬浮颗粒及溶解性气体）都以水体为载体，其输运规律以及生化过程都与水域的水动力条件密切相关，水动力良好的水域，营养物质很难堆积，藻类物质很难迅速繁殖，水域能保持理想的水质，因此，探讨水库干支流水体的交换规律对库湾支流水环境的防治具有重要意义。

研究表明，影响水库干支流水体的交换的外界因素众多，主要有：（1）水库调度，如坝前蓄水位、坝前水位日升幅、坝前水位日降幅；（2）水动力条件，如支流上游来流量、干流上游来流量；（3）水文气象条件，如库湾与干支流水温差、风速和风向等。

对于干支流水体交换影响机理的研究，现有技术常采用原型观测，室内模型实验以及数值模拟等方法。但由于干支流水体交换影响因子的因素众多，这些研究手段均在不同程度上存在困难和局限性，具体表现在：

（1）原型观测。该方法成本较高，观测极为不便，考虑库区支流众多且狭长，观测者的数据采集工作量巨大，且水库调度工况、干支流水动力条件以及水文气象条件等诸多物理因素存在不可重复性或不可控制性；

（2）室内物理模型实验。物理模型实验主要受场地条件的限制，开展大比尺模型实验工作较难，而小比尺物理模型实验又不能较好的解决因相似率问题带来误差；

（3）数值模拟。该方法能积极原型观测中物理因素不可重复和控制的不足，然由于计算区域较大，若建立一维或二维模型，则不能很好的反应库区干支流复杂的水动力场，使得结果可信度降低；若建立三维模型，则大大增加了计算时间，且干支流水体交换时间的影响因子众多，工作效率和结果的准确性得不到保障。

因此，需要设计一种新型实验装置来弥补已有技术不足，能够满足不同影响因子与干支流水体交换的研究需求，为库湾支流水环境的防治问题提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提出一种河道型水库干支流水体交换研究的实验装置及实验方法；该装置和方法应能实现对不同影响因子与干支流水体交换的响应关系，并具有操作简单、重复利用率高的特点。

本发明技术方案是：一种适用于河道型水库干支流水体交换研究的实验装置,其特征在于该装置包括水体交换实验单元、供回水单元以及外部衔接槽；

所述的水体交换实验单元包括一号恒温水槽、二号恒温水槽，其中一号恒温水槽的出口与所述二号恒温水槽的左侧垂直连通；