高寒地区引水渠道抽水融冰水流特性试验研究

摘要

在我国西北等高寒地区，每年因冬季气温极低且河流量较小，极易引起冰害的产生，不仅对引水式水电站的工作效益产生影响，同时也带来了巨大的经济损失和安全隐患。在现有的防治冰害措施中，抽水融冰通过向较低水温的渠水内注入水温较高的地下水，来提高渠道水温，成为解决引水式电站冬季运行冰害的措施之一。在抽水融冰过程中不仅可以防止水中冰花的产生，同时也可以利用渠道流量增大发电量。
　　本文以新疆玛纳斯河红山嘴电站冬季抽水融冰实际运行引水渠道为研究对象，通过抽水融冰引水渠道水槽试验，得出了引水渠道抽水融冰水温沿程变化规律以及引水渠道不冻长度的影响规律等。
　　对引水渠道抽水融冰水温沿程变化规律进行试验研究，分别在未注井水、单井注水、双井注水和多井注水4种情况下，进行了4组不同渠水流量和3组不同井水流量的试验；其中，单井注水试验分别选择了4个不同位置，双井注水的试验分别选择了在6个不同注水位置的组合进行，而多井则也选择了4个不同的位置。根据试验结果，分别得到了未注井水、单井注水、双井注水和多井注水4种情况下，引水渠道水温沿程逐渐减小的变化规律；并结合数据分析，首先得到了未注井水时引水渠道水温沿程变化计算公式，并将计算结果和实测结果进行了对比，结果表明两者符合较好；在此基础上，重点分析得到了单井注水、双井注水和多井注水的水温沿程变化计算公式，并分别进行了计算结果和实测结果的对比分析，结果表明:单井注水、双井注水和多井注水的实测结果和计算结果最大误差分别为9.7％、9.82%和9.75%，可以用于实际工程水温沿程变化计算。
　　对引水渠道不冻长度的影响因素进行了分析，试验在单井注水的情况下，分别从不同的水力、热力和气候条件方面，进行了3组不同渠水流量和3组不同井水流量的试验。根据试验得到如下结果：若只改变水力条件，渠水和井水的流量越小，冰花密度可由0%迅速增长到4.5%，且流速变化幅度为0.0843m/s则不冻长度距离短，反之，渠水和井水流量越大，冰花密度保持在0%一段距离后才增长至1.6%，流速的变化幅度为0.0646m/s，则不冻长度距离长。若只改变热力条件或气候条件，水温或者气温越小，则不冻长度距离短，反之，水温或者气温越大，则不冻长度距离长。在此基础上，分别得到了不同水力、热力和气候条件下的单井注水对不冻长度的影响，并建立了定量关系式。该试验结果可为抽水融冰运行机理提供科学依据并为实际工程提供借鉴意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2抽水融冰技术原理

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容

1.5研究目标、方法及课题来源

1.6技术路线

第二章 试验概况

2.1试验平台的搭建

2.2小结

第三章 引水渠道水温变化规律

3.1无井水注入

3.2单井注水

3.3双井注水

3.4多井注水

3.5本章小结

第四章 引水渠道不冻长度的影响规律

4.1水力条件对不冻长度的影响规律

4.2热力条件对不冻长度的影响规律

4.3气候条件对不冻长度的影响规律

4.4引水渠道不冻长度定量关系式

4.5 本章小结

第五章 结论及展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

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