目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.2 研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 3
1.2.1 影響水電站運(yùn)行的冰類型 3
1.2.2 冰對(duì)水電站建筑物及設(shè)備的影響 5
1.2.3 水電站常用防冰措施 8
1.2.4 抽水融冰技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 10
1.2.5 冰水二相流研究方法 11
1.2.6 存在問(wèn)題 14
1.3 選題意義及研究?jī)?nèi)容 14
1.3.1 選題意義 14
1.3.2 研究?jī)?nèi)容 16
第2章 引水渠道抽水融冰機(jī)理 18
2.1 瑪納斯河流域概況 18
2.1.1 自然地理位置及自然概況 18
2.1.2 流域地形、地貌及河相 19
2.1.3 流域氣候特征 19
2.1.4 瑪納斯河水系特征 20
2.1.5 瑪納斯河水文特征及演變規(guī)律 21
2.2 紅山嘴電站概況 23
2.3 引水渠道及冰情概況 24
2.4 抽水融冰井的基本概況 25
2.5 抽水融冰機(jī)理 29
2.5.1 引水渠道冰害形成過(guò)程 29
2.5.2 抽水融冰基本原理 30
2.6 引水渠道冬季運(yùn)行的設(shè)計(jì)要求 31
2.6.1 結(jié)冰的引水渠道 32
2.6.2 不結(jié)冰的引水渠道 33
2.6.3 供輸送冰凌和冰塊用的引水渠道 33
2.6.4 輸凌情況下渠道中的水流速度 35
2.6.5 渠道轉(zhuǎn)彎的允許半徑 38
2.6.6 根據(jù)冰凌冰結(jié)條件確定的穩(wěn)定流渠段的最大長(zhǎng)度 42
2.7 引水渠道消除冰害的設(shè)計(jì)方法 43
2.7.1 由渠道輸凌 43
2.7.2 在渠道中形成冰蓋層 47
2.8 本章小結(jié) 49
第3章 抽水融冰原型試驗(yàn) 51
3.1 試驗(yàn)方案 51
3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析 52
3.2.1 觀測(cè)期間氣溫變化 52
3.2.2 融冰井及引水渠道水溫 52
3.2.3 融冰井后明渠沿程水溫變化規(guī)律 54
3.2.4 水井前后5m附近明渠水溫變化規(guī)律 54
3.2.5 引水渠道沿程水溫變化規(guī)律 55
3.3 本章小結(jié) 58
第4章 抽水融冰概化水槽試驗(yàn) 59
4.1 試驗(yàn)平臺(tái)搭建 59
4.1.1 試驗(yàn)裝置 60
4.1.2 試驗(yàn)方案 61
4.2 水溫沿程變化規(guī)律 64
4.2.1 無(wú)井水注入 64
4.2.2 單井注水 65
4.2.3 雙井注水 75
4.2.4 多井注水 82
4.3 冰花密度變化規(guī)律 90
4.3.1 渠水流量對(duì)冰花密度影響規(guī)律 90
4.3.2 井水流量對(duì)冰花密度影響規(guī)律 92
4.3.3 氣候條件對(duì)冰花密度影響規(guī)律 94
4.4 渠水合流速的影響規(guī)律 95
4.5 本章小結(jié) 97
第5章 抽水融冰引水渠道不凍長(zhǎng)度計(jì)算 99
5.1 研究背景 99
5.2 不凍長(zhǎng)度的理論分析 100
5.3 計(jì)算結(jié)果及分析 104
5.3.1 紅山嘴電站引水渠道實(shí)測(cè)結(jié)果 104
5.3.2 紅山嘴電站引水渠道不凍長(zhǎng)度計(jì)算 105
5.3.3 與其他公式的對(duì)比 109
5.3.4 不凍長(zhǎng)度的影響因素分析 110
5.4 本章小結(jié) 113
第6章 單井條件下抽水融冰過(guò)程概化模擬 115
6.1 研究背景 115
6.2 抽水融冰基本數(shù)學(xué)模型及驗(yàn)證 116
6.2.1 基本數(shù)學(xué)模型 116
6.2.2 基本數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證 118
6.3 紅山嘴電站引水渠道單井抽水融冰模型建立 123
6.3.1 計(jì)算模型及網(wǎng)格生成 123
6.3.2 邊界條件 124
6.4 模擬結(jié)果及分析 124
6.4.1 模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比 124
6.4.2 不同邊界條件下水溫變化過(guò)程模擬 126
6.4.3 流量與溫度同時(shí)變化對(duì)抽水融冰效果的影響 130
6.5 本章小結(jié) 132
第7章 多井條件下抽水融冰過(guò)程概化模擬 134
7.1 研究背景 134
7.2 紅山嘴電站引水渠道多井抽水融冰模型建立 135
7.2.1 研究區(qū)域 135
7.2.2 模型建立及網(wǎng)格生成 136
7.2.3 求解方法和邊界條件 137
7.3 模擬結(jié)果及分析 138
7.3.1 模擬結(jié)果驗(yàn)證 138
7.3.2 水流速度和溫度模擬結(jié)果分析 139
7.4 不同邊界條件下水溫變化過(guò)程模擬 142
7.4.1 井水流量變化對(duì)渠道混合水溫的影響 142
7.4.2 井前渠道水溫變化對(duì)渠道混合水溫的影響 144
7.5 井群合理優(yōu)化布置 145
7.5.1 不同井前渠道流量條件下井群的合理布置 146
7.5.2 不同大氣溫度條件下井群的合理布置 146
7.6 本章小結(jié) 147
第8章 抽水融冰數(shù)學(xué)模型在水溫分層型水庫(kù)中的應(yīng)用 149
8.1 水庫(kù)水溫的變化特性 149
8.2 抽水融冰水溫模型在分層水庫(kù)的應(yīng)用 150
8.2.1 水動(dòng)力學(xué)方程 150
8.2.2 溫度方程 152
8.2.3 邊界條件 152
8.2.4 工程實(shí)例 153
8.2.5 結(jié)果分析與討論 153
8.3 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 163