【摘 要】
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随着我国经济社会的快速发展,我国的大多数城市特别是北方城市的供水主要依靠由本地区所见的水库水来供给,但是近年来日益严重的环境污染特别是水库水质污染导致的水质型缺水
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随着我国经济社会的快速发展,我国的大多数城市特别是北方城市的供水主要依靠由本地区所见的水库水来供给,但是近年来日益严重的环境污染特别是水库水质污染导致的水质型缺水加剧,这严重影响了城市供水而且阻碍了社会经济建设。因此,提出处理水体取用水的水质问题,减少自来水公司的消耗成本,提高人民的用水可靠显得越来越有意义。其中,对于一些大型深水水库,由于垂向温度不同,在夏季,水库容易形成表层温度较低层高的正向水温分层,当入流水体携带大量高污染、高含沙量的水质进入水库时,由于温度分层的存在,污染负荷会形成异重流,在水库的局部区域形成高浊度的浑水。为了知道温度垂向不同水体中含沙流含沙量的变化现象和特点,本论文应用本人研究的非室外实验水库,通过研究实验水体底板出冷装置成功实验了水体正向温度垂向变化现象,根据在设定的不同温度分层条件下观察异重流以入流泥沙粒径为0.01mm和0.05mm、,泥沙浓度为1.25、2.5、3.75、5、7.5g/L,入流速度为0.00125、0.0025、0.005、0.0075、0.01m/s时的含沙量变化情况,而且对其不同条件下的运动规律进行了研究,分别定量监测到在不同工况参数及入流条件下异重流发生间层流时不同阶段含沙量的变化,重点监测了间层流在底坡分离时的流速和内水跃对异重流含沙量的影响;根据实验现象及规律,以固液两相流和动量平衡方程为基础,采用量纲分析原理推导出在温度分层环境下异重流的含沙量表达式,并通过设计模型试验得出表达式中相关参数,最后利用模型试验验证其所得计算值与实测值误差在15%以内,证明所推式具有实际使用性。不同的入流条件会影响异重流在水源水库中泥沙分布和取水口的合理选择。本次设计的分层水槽模型,分别以入流速度、入流泥沙浓度和泥沙粒径为出发点,重点研究了异重流以悬移质和底部推移质这两种形式运动时的挟砂规律和挟砂能力特性;当泥沙浓度小于2.5g/L或入流速度介于0.00125m/s~0.005m/s时,异重流表现为表层流,泥沙主要以悬移质的形式呈水平向扩散运动,异重流挟沙量和库底沉沙量分别约占全断面的82.54%~89.63%和10.37~17.46%;当泥沙浓度介于2.5g/L~5g/L或入流速度介于0.005m/s~0.01m/s时,异重流表现为间层流,泥沙主要以悬移质的形式呈水平向木楔运动,异重流挟沙量和库底沉沙量分别约占全断面的60.84%~80.79%和19.21%~39.16%;当泥沙浓度大于5g/L或者入流速度大于0.01m/s时,异重流表现为潜流,泥沙主要以推移质的形式呈水平向脉冲运动,异重流挟沙量和库底沉沙量分别约为全断面的53.05%~62.84%和37.16%~46.95%。入流速度和泥沙浓度较小时,异重流引起的悬浮泥沙量较多;反之,异重流引起的库底沉沙量较多,增加潜在的内源污染负荷。
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