[發明專利]河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201710208090.7
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107063628B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 張鴻清;萬五一;包中進;黃世昌;胡金春;史斌
• 申請（專利權）人: 浙江省水利河口研究院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;E02B1/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新;王之懷

本發明涉及河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置及實驗方法。目的是該裝置和方法應能實現對不同影響因子與干支流水體交換的響應關系，并具有操作簡單、重復利用率高的特點。技術方案是：適用于河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置,其中的水體交換實驗單元包括一號恒溫水槽、二號恒溫水槽；其中的供回水單元包括蓄水箱、一號水池、二號水池、回水池以及恒溫水管；其中的外部銜接槽包括一號銜接槽和二號銜接槽。利用前述裝置進行干支流水體交換影響因子研究的方法是：步驟1.對4個水箱中的水體進行加熱；步驟2.分別向兩個恒溫水槽輸送鹽水；步驟3.通過調節流量計、閘門開度、風機以及加熱清水箱的水體，實現水體交換影響因子的研究。

技術領域

本發明涉及水力學實驗領域，特別涉及河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置及實驗方法。

背景技術

大型水利工程，在防洪、發電、航運等多個方面發揮巨大效益。但是大壩的修建，使得壩前水體由原來的天然河道變為河道型水庫，庫區的水流結構發生了巨大的變化，庫區水動力條件和水質要素出現了明顯的時空特征。在大壩蓄水成庫后，庫區的支流受干流頂托作用，出現了不同程度的回水河段，形成庫灣水域，流速減緩，使得庫灣支流常出現不同程度的水質問題（如水華）。眾所周知，在水環境系統中的各種物質成分（如營養鹽、污染物、懸浮顆粒及溶解性氣體）都以水體為載體，其輸運規律以及生化過程都與水域的水動力條件密切相關，水動力良好的水域，營養物質很難堆積，藻類物質很難迅速繁殖，水域能保持理想的水質，因此，探討水庫干支流水體的交換規律對庫灣支流水環境的防治具有重要意義。

研究表明，影響水庫干支流水體的交換的外界因素眾多，主要有：（1）水庫調度，如壩前蓄水位、壩前水位日升幅、壩前水位日降幅；（2）水動力條件，如支流上游來流量、干流上游來流量；（3）水文氣象條件，如庫灣與干支流水溫差、風速和風向等。

對于干支流水體交換影響機理的研究，現有技術常采用原型觀測，室內模型實驗以及數值模擬等方法。但由于干支流水體交換影響因子的因素眾多，這些研究手段均在不同程度上存在困難和局限性，具體表現在：

（1）原型觀測。該方法成本較高，觀測極為不便，考慮庫區支流眾多且狹長，觀測者的數據采集工作量巨大，且水庫調度工況、干支流水動力條件以及水文氣象條件等諸多物理因素存在不可重復性或不可控制性；

（2）室內物理模型實驗。物理模型實驗主要受場地條件的限制，開展大比尺模型實驗工作較難，而小比尺物理模型實驗又不能較好的解決因相似率問題帶來誤差；

（3）數值模擬。該方法能積極原型觀測中物理因素不可重復和控制的不足，然由于計算區域較大，若建立一維或二維模型，則不能很好的反應庫區干支流復雜的水動力場，使得結果可信度降低；若建立三維模型，則大大增加了計算時間，且干支流水體交換時間的影響因子眾多，工作效率和結果的準確性得不到保障。

因此，需要設計一種新型實驗裝置來彌補已有技術不足，能夠滿足不同影響因子與干支流水體交換的研究需求，為庫灣支流水環境的防治問題提供技術支撐。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的缺陷，提出一種河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置及實驗方法；該裝置和方法應能實現對不同影響因子與干支流水體交換的響應關系，并具有操作簡單、重復利用率高的特點。

本發明技術方案是：一種適用于河道型水庫干支流水體交換研究的實驗裝置,其特征在于該裝置包括水體交換實驗單元、供回水單元以及外部銜接槽；

所述的水體交換實驗單元包括一號恒溫水槽、二號恒溫水槽，其中一號恒溫水槽的出口與所述二號恒溫水槽的左側垂直連通；