不同入流泥沙粒径组成下异重流及其挟沙特性的研究

发布时间：2020-06-13 08:10

【摘要】：目前水库已成为我国很多城市供水水源,但近年来水源水质污染日益严重,影响了城市供水系统安全,不利于城市的发展。大型深水水库垂向水温结构会随季节变化,导致水库水体密度结构发生变化。在春夏季,水库表层较高温度形成水温强分层;在秋冬季,水库表层较低温度形成水温弱分层。入流条件的改变会引起泥沙在水库中以不同形式运动,导致水库不同的泥沙沉积及水质污染特征。为了解在不同入流泥沙粒径组成下异重流及其挟沙特性,利用自制的分层水库模型,开展系统的异重流中试,重点分析泥沙粒径组成变化和水温分层强弱对异重流的影响。首先选定3种不同粒径的石英砂,即0.01mm、0.02mm、0.05mm,固定泥沙浓度3.75g/L,入流速度为0.005m/s,研究8个泥沙粒径组成条件下的异重流及其挟沙特性。然后改变入流泥沙浓度1.25、3.75、7.5g/L,入流速度0.00125、0.005、0.01m/s,分别进行单因素异重流试验,研究强、弱分层水体中不同粒径组成条件下的异重流及其挟沙特性,定性分析异重流的内水跃、分离点、间层流厚度和运动速度等,定量分析异重流不同时刻的悬浮泥沙量和沉淀量,分析不同粒径组成下泥沙在水库中运动规律。入流泥沙粒径组成和水温分层水平会影响水库异重流运动特性。在强分层条件下,异重流以间层流为主;在弱分层条件下,异重流以间层流和底部潜流为主。入流泥沙粒径组成影响间层流分离点深度和间层流厚度。入流泥沙粒径越大,分离点深度越深,间层流厚度越厚。入流泥沙粒径组成和水温分层水平也会影响水库中泥沙分布和异重流挟沙量。在弱分层条件下,维持入流泥沙浓度3.75g/L、入流速度0.005m/s不变,异重流在水库中泥沙沉淀比例为29%~38%,泥沙在水库中的悬浮比例为45%~60%。在强分层条件下,水库中泥沙的沉淀量在20%~28%,在水库中泥沙的悬浮量在60%~70%。在相近工况下,强分层水体中泥沙的悬浮量比弱分层水体中对应值大,弱分层水体中泥沙的沉淀量比强分层水体中泥沙的对应值大。入库泥沙粒径越大,异重流挟沙能力越弱,水库泥沙淤积越严重;入库泥沙粒径越小,水库悬浮的泥沙浓度越大,宜在水库深水区取水,可减少水处理费用。
【图文】：

图 2.1 试验装置1.1 试验装置与仪器简介（1）分层模型水库如图 2.2，模型水库长 3.3m（包括进水缓冲区 0.3m，试验区 2.5m，出水区 0.5

THTZ系列32路无纸记录仪（3）电磁流量计相比于孔径较小的转子流量计，本实验采用不易被沙子堵塞的电磁流量计来测量过水量
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV145.2

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本文编号：2710890