冰凌对输水渠道冰期输水能力的影响

1.1河冰热力学水体向环境散失热量，水流的一维热扩散方程为：a(AT)aoT)Sb(1)8tOxPuCp式中：Ex为纵向弥散系数：b为水面宽度：S为单位表面积、单位时间的净热流率：t为时间：x为距离：Tw为水温：C,为水的比热容：A为过流面积：Q为流量：pw为水的密度：当水位低于冰点时，继续散热将导致水体生成冰花，发生相变释放潜热，冰花扩散方程为：a(4pl.c）apL.C-a只(D.+E.)4pL,CSh+∑S(2)Ox@x式中：Ex为纵向弥散系数：Dx为湍流扩散系数：C为水中冰的浓度：L为冰的潜热：P:为冰的密度：∑$包括冰花在冰盖下沉积以及水流对冰盖下堆积物侵蚀作用。1.2河流水力学流水力学的动量方程和连续性方程为：20 80 o a43HPw=+DwA &x A2 8x+pbb+piT+B。Cx(3)80 aA=08x 8t(4)式中：p为冰盖湿周：p为河床湿周：H为水位：为冰盖剪切力：t为风剪切力：为河床剪切力：B为畅露水面宽度（不包括岸冰）：13冰盖增厚模型水面出现流冰现象后，可能会在断面突变或转弯位置发生封堵、堆积，形成初封冰盖。流凌在遇到障碍物或冰桥时在冰桥前发生下潜，也可能形成平铺冰盖。天然冰凌的下潜临界角条件为：V21-tH)F:=Vgt(1-s)5-31-t/H元厉(5)式中：g为重力加速度：y为冰块上游水深：V。为冰块上游流速：t为冰块厚度：s为相对密度：系数K取值为115：F:为冰厚弗劳德数。2冰期输水控制冰凌下潜运行研究2.1冰期输水渠道输水运行研究渠道纵坡120000，长度为20km,底宽40m,梯形断面，边坡系数为1.5。假设上游流量保持恒定，冰凌不断生成。冰盖发展速度随时间的变化曲线如图1所示。可以看出，在70000s时，冰盖发展速度等于零，表明冰盖前缘抵达渠道上游端，越靠近上游，水位变化越大。在冰盖发展阶段，除渠末断面外，所有断面水位均有所上升。水力调整阶段，渠道水位没有发生明显变化，基本保持稳定。冰盖形成过程中，从渠首到渠末流量变化逐渐增大：冰盖发展阶段，冰盖前缘到达的新面流量减小，封冻后逐渐恢复