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《清华大学》 2009年
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水利枢纽下游水体溶解氧超饱和特性分析及预测

付健  
【摘要】: 高坝大库条件下的泄水建筑物过流往往因剧烈掺气造成下游水体溶解气体超饱和,并对水生生物的生活习性造成不利影响。论文采用BP网络模型、基于机理分析的计算方法和数值模拟三种手段实现了水利枢纽下游溶解氧饱和度的分析与预测,可为三峡工程的水环境管理提供科学依据与技术支持。 论文建立了水质评价的概率神经网络模型,考虑了污染物浓度和环境效应之间的非线性关系,并对三峡工程近坝水域实测的水质状况进行评价。结果表明,水质现状中的氧平衡因子评价结果良好,但实测数据显示泄水建筑物过流水体中溶解氧增加,下游水体出现溶解氧超饱和问题。 论文通过机理性分析,提出计入静水压强作用的平衡浓度和平衡参数作为溶解气体超饱和的判别准则,超饱和发生的直接诱因是水温气压环境条件的突变和溶解气体的扩散,在实际工程问题中可采用饱和浓度和平衡浓度相结合的方法来判断水体是否发生溶解气体超饱和现象。 论文首次建立了水利枢纽下游溶解氧饱和度的BP网络预测模型。根据机理性研究及对实测数据的分析,选定上游溶解氧饱和度、下游水深和流量比值作为网络输入参数。经过训练和验证后,该BP网络模型具备较好的预测性能,可用于预测三峡工程和哥伦比亚河流域四座水利枢纽特定工况的溶解氧饱和度。 论文进一步建立了基于机理分析的水利枢纽下游溶解氧饱和度计算方法,通过对掺气特性的分析及气泡分布形式的假定,简便有效地实现了饱和度的预测。运用该方法对典型库水位下三峡大坝下游水体溶解氧饱和度进行的预测计算表明,溶解氧饱和度最大值出现在泄水建筑物下游、电站和泄水建筑物过流水体未掺混的区域,发生百年一遇以下洪水时,大坝下游约12km处黄陵庙断面的溶解氧饱和度一般不超过140%,水面下约4m范围内的水体出现超饱和现象,发生百年一遇以上大洪水时,出现超饱和现象的水深范围更大。 论文采用数值手段模拟了175m库水位下三峡深孔泄流工况流场及溶解氧饱和度分布,在溶解氧源项的计算中引入了平衡浓度以反映水深对气体溶解的作用。模拟结果既可与机理分析预测计算结果相互验证,也揭示了溶解氧饱和度沿程和垂向分布特性。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X824

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【引证文献】
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1 朱才荣;鲁锋;;高坝泄流总溶解气体过饱和问题研究现状[J];四川水利;2018年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 许鑫鑫;水垫塘水流结构相互作用下气体迁移扩散特性研究[D];昆明理工大学;2016年
【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孙波;大功率调速型液力偶合器轴向力研究[D];吉林大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 姚震;锦屏一级高拱坝水垫塘底板泄洪振动响应特性研究[D];天津大学;2014年
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9 张发茂;反拱水垫塘底板缝隙流场三维数值模拟及底板结构非线性静力分析[D];西安理工大学;2009年
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【同被引文献】
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2 冯镜洁;脱友才;黄文典;李然;;过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究[J];人民珠江;2016年07期
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 乔梁;泄洪洞突扩突跌掺气水流特性的数值模拟研究[D];昆明理工大学;2014年
2 丰小玲;高拱坝下游水垫塘流场的数值模拟[D];西安理工大学;2007年
3 张春财;反拱水垫塘流场数值模拟及其底板块振动特性的试验研究[D];西安理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郭燕鹤;阶梯+底流消能工消力池内不同水流结构区掺气浓度分布规律试验研究[D];昆明理工大学;2017年
2 黄鑫;不同掺气浓度对水垫塘底板荷载影响[D];昆明理工大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋亮;李嘉;李然;李克锋;;紫坪铺坝下游过饱和溶解气体原型观测研究[J];水科学进展;2008年03期
2 谭德彩;倪朝辉;郑永华;李立银;李云峰;;高坝导致的河流气体过饱和及其对鱼类的影响[J];淡水渔业;2006年03期
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10 徐镜波;;电厂热排水对水体溶解氧的影响[J];重庆环境科学;1990年06期
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6 宋春节;;从系统化管理的角度看水利枢纽工程的优化设计[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
7 巴贵善;巴松涛;肖纯;;喀腊塑克水利枢纽工程人工料场开采爆破影响安全评估[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(下册)[C];2006年
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10 张宏杰;韩石成;高凯阳;常婧华;王青贤;;浅谈市场经济条件下水利枢纽的优化调度工作[A];全国大中型水电厂技术协作网第五届年会论文集[C];2008年
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1 记者 李阳;蒋旭光调研蓄集峡水利枢纽工程[N];柴达木日报;2018年
2 省政协人口资源环境委员会;黔中水利枢纽工程进展和沿线环境保护情况调研[N];贵州日报;2017年
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4 本报记者 秦念 通讯员 邓桂荣;斧子口水利枢纽工程正式通过终验[N];桂林日报;2018年
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9 通讯员 谈林明 记者 罗连军;我省蓄集峡水利枢纽工程建设进入高峰期[N];青海日报;2018年
10 记者 刘世锦;确保高陂水利枢纽如期开工[N];梅州日报;2015年
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1 付健;水利枢纽下游水体溶解氧超饱和特性分析及预测[D];清华大学;2009年
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10 陈建萍;闭式地表水源热泵系统的滞流型水体与换热器性能研究[D];上海交通大学;2012年
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5 卢小文;湖北清江高坝洲水利枢纽工程项目管理研究[D];武汉理工大学;2003年
6 彭小娟;鄱阳湖水利枢纽工程对长江干流流量影响的模拟[D];江西师范大学;2016年
7 蒙万轮;重庆郊区水库水体富营养化试验研究[D];重庆大学;2005年
8 孙定国;湖北清江水布垭水利枢纽可行性研究[D];武汉理工大学;2003年
9 杨斌;长江河口南支水域溶解氧动力学数值模型的应用[D];中国海洋大学;2003年
10 韩启超;基于风险理念的水利枢纽工程全生命周期信息管理[D];天津大学;2012年
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