曝气诱导内波破坏水库水温分层的中试研究

第30卷第23期2014年12月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1．30No．23Dec．2014曝气诱导内波破坏水库水温分层的中试研究解岳，卞(西安建筑科技大学晶，孙昕，环境与市政工程学叶丽丽，杨潘院，陕西西安710055)摘要：针对传统破坏水温分层技术的高能耗、低效率等问题，研制了能模拟基于自然对流而形成水温分层的中试模型水库，研究了曝气诱导形成内波的可行性，分析了内波破坏水温分层的过程和效率。结果表明，曝气器的出口位置影响内波的形成，当其位于等温层顶部，在曝气量为100L／h左右时，能形成较为规则的内波；内波周期与气弹形成周期基本一致，内波波长和波高较大。内波破坏水体分层的过程表现为变温层的逐步下潜，内波破坏水体分层的效果较为均匀。当曝气量分别为50、100、150、200L／h时，内波破坏分层所需时间分别为5、2．5、2、1h；当不能形成内波时，对应时间分别约延长3．5、1．5、1．5、1．5h。关键词：曝气；内波；水温分层；水库中图分类号：TU991文献标识码：C文章编号：1000—4602(2014)23—0131—05PilotStudyonDestratificationbyAeration-inducedInternalWaveinReservoirXIEYue，BIANJing，SUNXin，YELi—li，YANGPan(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Toaddressproblemsofconventionaldestratificationtechnologies，suchashighenergyconsumptionandloweficiency，apilotmodelreservoirwithawatertemperaturestratificationevolvedfromthenaturalconvectionwasdesignedandconstructed．Thefeasibilityofdevelopinginternalwavesin—ducedbyaerationwasexplored，andtheprocessandeficiencyofdestratificationbyinternalwaveswereanalyzed．Theresultsshowedthatthepositionoftheaeratoroutletcouldaffecttheformationofinternalwaves．Iftheaeratoroutletlocatedinthetoplayerofthehypolimnionandtheaerationratewasabout100L／h，relativelyregularinternalwavescouldbedeveloped．Thewaveperiodwassimilartotheperiodofairpiston，andwavelengthandwaveheightwererelativelybig．Thedestratificationprocessbyaeration—inducedinternalwaveswascharacterizedasthegradualdescendingofthethermoclineandtheuniformef-fectiveness．Whentheaerationrateswere50，100，150and200L／hrespectively，thetimerequiredforcompletedestratificationbytheinternalwaveswasabout5，2．5，2and1hrespectively．Butthecorre—spondingtimewasprolongedby3．5，1．5，1．5and1．5hrespectivelywhentheinternalwavescouldnotbeformed．Keywords：aeration；internalwave；watertemperaturestratifcation；reservoir基金项目：国家自然科学基金面上项目(51178379、51278404)；教育部高等学校博士点专项科研基金资助项目(20106120120012)；人力资源和社会保障部留学人员科研择优资助项目(DB03153)；陕西省教育厅专项科研项目(11JK0954)；西安建大人才基金资助项目(RCll30)第30卷第23期中国给水