[发明专利]一种降低坝下水体溶解气体过饱和的工程措施

说明书

本发明提供了一种减缓坝下水体总溶解气体过饱和的工程措施，在位于大坝下游的消力坎或二道坝的下游设置过饱和总溶解气体消减墩，过饱和总溶解气体消减墩设置在水流流出消力池或水垫塘后的底部高速水流区，本发明可使泄流时因紊动掺气生成的大量气泡在越过消能墩之后聚集在自由液面附近，有效地促进气泡向上运动进而减少气泡承压，并减少气泡在高压区域的滞留时间和增加气泡在低压强区域的滞留时间，导致气泡传质变小，从而减缓坝下水体总溶解气体过饱和程度。与现有技术设置偏流装置的方式相比，本发明所述工程措施的普适性更好，可行性更高，对减缓水坝泄水过饱和总溶解气体对鱼类影响、建设生态友好型水利工程具有重要的意义。

技术领域

本发明属于水体溶解气体过饱和对生态环境影响技术领域，涉及减缓水体溶解气体过饱和的工程措施，更具体地，涉及一种减缓坝下水体总溶解气体过饱和的工程方法。

背景技术

随着越来越多水坝的建成运行，泄水引起的水体总溶解气体过饱和问题受到了广泛关注。在水坝泄水过程中，大量的空气被卷吸进入坝下消力池或水垫塘底部，这部分气体在高压作用下在水中发生溶解，出现相对于大气压的总溶解气体过饱和的状态，过饱和总溶解气体会对水生生物，尤其是鱼类造成损伤，导致鱼类患气泡病甚至死亡，从而对水生生态环境造成破坏。

气泡病是一种水生动物的非传染性、环境性疾病。总溶解气体(TDG,totaldissolved gas)过饱和水体附着于鱼类的腮丝、背鳍、体表或进入血管中，当鱼类从高压区游到低压区，或从水温较低的地方游到水温较高的地方，受压力和温度变化的影响，气体的饱和溶解度降低，导致水中过量溶解的气体以气泡形式析出，并附着在鱼类体表、鱼鳍及鳃丝上，或者是进入血管形成气体栓塞。致使血管、心脏堵塞而导致鱼类损伤或死亡。研究表明，过饱和总溶解气体水体对鱼类的致病影响程度与总溶解气体饱和度有关。总溶解气体饱和度越高，鱼类的患病几率越大，患病程度也越严重。如何通过工程设施减缓坝下的总溶解气体的过饱和程度从而减缓甚至是避免泄水建筑物泄水对鱼类造成的不利影响，是本领域有待解决的技术问题之一。

目前在国外，比较常见的减缓总溶解气体过饱和程度的工程设施是在溢洪道上设置偏流装置(Deflector)，下泄水流经过偏流装置后，水流的垂直动量转变为水平射流，可减少气泡向消力池深处的输移，从而避免了大量的水气质量的交换，达到减小过饱和总溶解气体生成的效果。偏流装置在国外的低水头电站得到了应用，但对于高水头电站而言，高坝通常采用的消能方式为挑能消能，挑流消能设施上并无溢流坝面，但偏流装置需安装在溢流坝面上，因而设置偏流装置的方式仅适合于采用底流消能的低水头水电站，无法应用于挑流消能的高坝泄水中。

基于上述技术现状，若能设计出可应用于不同泄流消能方式大坝的减缓总溶解气体过饱和程度的工程措施，对于减缓大坝泄水形成的过饱和总溶解气体对鱼类影响、建设生态友好型水利工程具有特别重要的现实意义和理论价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减缓坝下水体总溶解气体过饱和的工程措施，以解决现有通过设置偏流装置来减缓坝下总溶解气体过饱和的方式无法适用于挑流消能的高水头坝的不足，拓展减缓总溶解气体过饱和的方法对采用各种方式进行泄流消能的大坝的适用性，从而减缓大坝泄水形成的过饱和总溶解气体对鱼类的不利影响，更好地保护鱼类资源。

本发明的提出是基于本申请的发明人在研究过程中发现，在位于大坝下游的消力坎或者二道坝的下游的一定区域设置过饱和总溶解气体消减墩后，由紊动掺气生成的大量气泡在越过过饱和总溶解气体消减墩之后会聚集在自由液面附近，过饱和总溶解气体消减墩可有效促进气泡向上运动进而减少气泡承压，同时减少气泡在高压区域的滞留时间和增加气泡在低压强区域的滞留时间，导致气泡传质变小，从而可减缓坝下总溶解气体的生成，进而达到减缓坝下水体总溶解气体过饱和程度的作用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：