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)狀及存在問題 3
1.2.1 影響水電站運行的冰類型 3
1.2.2 冰對水電站建筑物及設備的影響 5
1.2.3 水電站常用防冰措施 8
1.2.4 抽水融冰技術(shù)應用現(xiàn)狀 10
1.2.5 冰水二相流研究方法 11
1.2.6 存在問題 14
1.3 選題意義及研究內(nèi)容 14
1.3.1 選題意義 14
1.3.2 研究內(nèi)容 16
第2章 引水渠道抽水融冰機理 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 抽水融冰機理 29
2.5.1 引水渠道冰害形成過程 29
2.5.2 抽水融冰基本原理 30
2.6 引水渠道冬季運行的設計要求 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)定流渠段的最大長度 42
2.7 引水渠道消除冰害的設計方法 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 51
3.1 試驗方案 51
3.2 試驗結(jié)果及分析 52
3.2.1 觀測期間氣溫變化 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 59
4.1 試驗平臺搭建 59
4.1.1 試驗裝置 60
4.1.2 試驗方案 61
4.2 水溫沿程變化規(guī)律 64
4.2.1 無井水注入 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 渠水流量對冰花密度影響規(guī)律 90
4.3.2 井水流量對冰花密度影響規(guī)律 92
4.3.3 氣候條件對冰花密度影響規(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度計算 99
5.1 研究背景 99
5.2 不凍長度的理論分析 100
5.3 計算結(jié)果及分析 104
5.3.1 紅山嘴電站引水渠道實測結(jié)果 104
5.3.2 紅山嘴電站引水渠道不凍長度計算 105
5.3.3 與其他公式的對比 109
5.3.4 不凍長度的影響因素分析 110
5.4 本章小結(jié) 113
第6章 單井條件下抽水融冰過程概化模擬 115
6.1 研究背景 115
6.2 抽水融冰基本數(shù)學模型及驗證 116
6.2.1 基本數(shù)學模型 116
6.2.2 基本數(shù)學模型驗證 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)果與實測結(jié)果對比 124
6.4.2 不同邊界條件下水溫變化過程模擬 126
6.4.3 流量與溫度同時變化對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程模擬 142
7.4.1 井水流量變化對渠道混合水溫的影響 142
7.4.2 井前渠道水溫變化對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)學模型在水溫分層型水庫中的應用 149
8.1 水庫水溫的變化特性 149
8.2 抽水融冰水溫模型在分層水庫的應用 150
8.2.1 水動力學方程 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 163