曝氣誘導內波破壞水庫水溫分層中試研究.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展,城市人口越來越多,為滿足供水需求量的增加,水庫正逐漸成為我國多數城市的主要供水水源。針對我國現階段分層型水庫污染現狀,以及傳統(tǒng)破壞分層技術的低效率、高能耗等普遍問題,提出一種新的方法——通過曝氣誘導形成內波,充分利用內波潛在的巨大能量對水體已有分層進行破壞,實現高效、節(jié)能的目的。研制了能模擬基于自然對流而形成水溫分層的中試模型水庫,研究了曝氣誘導形成內波的可行性,分析了內波破壞水體分層的過程和效果。該研究將為應用等溫

2、層曝氣誘導內波混合技術經濟高效地改善分層型水源水庫水質提供科學的理論依據和直接的理論支持。
　　本實驗主要研究內容:
　　(1)研制了能模擬基于自然水溫分層的中試模型水庫,采用空調冷凝管構成的冷源系統(tǒng)冷卻底部水體,實現了與實際水庫類似的基于自然對流的水溫分層結構,在不同室溫條件下形成較為穩(wěn)定的溫度分層。具有同一水平面水溫均勻,制冷速度快,能耗低,裝置簡單等優(yōu)點。
　　(2)根據在兩不同密度接口處的外部擾動能生成內波的結

3、論,揚水曝氣產生的周期性出流能作為擾動源,在分層水環(huán)境中誘導形成內波。研究了在50、75、100、125、150、175、200L/h這7種曝氣量條件下,曝氣誘導形成內波的可行性,分析了內波破壞水體分層的過程。當曝氣量為100-150L/h時,能形成較為規(guī)則的內波,內波周期與氣彈形成周期基本一致,內波波長和波高較大。
　　(3)曝氣器的出口位置影響內波的形成,當揚水曝氣器的出口位于等溫層頂部,介于等溫層與躍溫層的分界面時,曝氣能誘

4、導形成內波;當揚水曝氣器的出口位于變溫層中,曝氣不能誘導形成內波。內波破壞分層過程主要以減小表層和底層水溫差別、躍溫層逐步下潛、等溫層變薄為特征,破壞分層的速度與曝氣量正相關。
　　(4)試驗中距離曝氣器出口不同距離處水體垂向溫度斷面在同一時刻的差別不大,說明內波覆蓋范圍廣,破壞水體分層的效果較為均勻。
　　(5)相對傳統(tǒng)的循環(huán)水流混合,等溫層水溫為5℃時,躍溫層溫度梯度約為0.565-0.410℃/cm和等溫層水溫為10℃