基于水動力學(xué)原理水體水質(zhì)保持研究.pdf

1、隨著親水景觀越來越受到人們的歡迎，城市景觀水體的重要性也日益凸顯，但景觀水體多為封閉式緩流水體，具有易污染、水源不足、自諍能力低的特點。本論文針對景觀水體水質(zhì)的特點和防治現(xiàn)狀，提出了一種新型水質(zhì)保持技術(shù)——緩蓄快放系統(tǒng)，并以護(hù)城河為原型，通過理論計算、物理模型試驗?zāi)M、流體力學(xué)軟件FLUENT模擬分析緩蓄快放系統(tǒng)前后河道的水力學(xué)要素狀況，分析了緩蓄快放系統(tǒng)對河道的影響。研究成果對緩解水環(huán)境嚴(yán)峻形勢和維持水生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要的意義。主要

2、研究成果如下：
　　(1)理論研究：提出了緩蓄快放系統(tǒng)，介紹了其原理，即該系統(tǒng)通過在河道上修建攔河閘系，開關(guān)閘門形成潰壩水流，以增加河道中水動力作用和溶解氧含量，而達(dá)到防治城市景觀水體水質(zhì)惡化的目的。以河流動力學(xué)、水力學(xué)、潰壩水力學(xué)等為基礎(chǔ)提出緩蓄快放系統(tǒng)的基本算法，并對護(hù)城河建立緩蓄快放系統(tǒng)后閘門下游河道的最大水深及最大水深出現(xiàn)時的流量與流速進(jìn)行計算。
　　(2)模型試驗：以經(jīng)過簡化的西安市護(hù)城河調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用水工模

3、型試驗中的變態(tài)縮放法，縱、橫向縮放比尺Lr=70，垂向縮放比尺h(yuǎn)r=-10，建立室外模型試驗。實驗?zāi)M閘門處蓄水0.1m與0.14m水深兩種條件下緩蓄快放系統(tǒng)對下游河道水力學(xué)要素的改變。
　　對所得到的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了各斷面位置與斷面水深、流量、流速的關(guān)系曲線，并對曲線進(jìn)行回歸分析得到擬合函數(shù)，即能計算出閘門下游任意斷面的流量、流速、水位等數(shù)據(jù)。
　　對河道斷面橫向與垂向的流速分布進(jìn)行分析，并與無閘門河道斷面橫向與垂

4、向流速分布相比較，得到緩蓄快放系統(tǒng)對河道斷面各位置處的流速改變效果。
　　(3)軟件模擬
　　采用FLUENT流體力學(xué)軟件對模型試驗中閘門處蓄水深度為0.1m條件下的緩蓄快放系統(tǒng)進(jìn)行模擬，得到了斷面橫向與縱向速度分布云圖，并對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，同樣得到了斷面位置與最大水深、最大流量、斷面平均流速的關(guān)系曲線，對曲線進(jìn)行回歸性分析，得到各斷面最大水位、最大水位時的流量、斷面平均流速擬合函數(shù)，以及各斷面流速在橫向與垂向上的分布情況