Способ регулирования температурного режима воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения

 

Использование: снижение вредных экологических воздействий на окружающую среду в зимнее время в нижнем бъефе гидроузлов . Сущность изобретения: в нижнем бъефе гидротехнического сооружения определяют глубину стратифицируемого слоя; потока воды и ширину активной зоны потока, после чего осуществляют стратификацию потока воды по его плотности путем распыления воздуха на глубине нижней границы стратифицируемого потока воды в пределах ширины активной зоны потока. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 В 9/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4913840/15 (22) 25.02.91 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследо вател ьс кого института "Гидроп роект" им.С.Я.Жука (72) B.Â.Íèêèòèí и А.А.Каган (56) Авторское свидетельство СССР

М 1054494, кл. Е 02 В 9/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР . М 1028766, кл. Е 02 B 9/04, 1980. (54) СПОСОБ. РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ВОДЫ В НИЖНЕМ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано, например, для уменьшения длины полыньи; возникающей в зимнее время в нижнем бъефе гидроуэлов.

Целью изобретения является снижение вредных экологических воэдействйй на окружающую среду в нижнем бъефе гидротехнического сооружения. . На чертеже изображен разрез по нижнему бъефу гидротехнического сооружения и представлена схема реализации предложенного способа.

В пределах шйрины активной зоны потока на глубине стратифицируемаго слоя, параметры которых определяют с помощью математического или физического моделирования (для построенных сооружений — по результатам натурных исследований), на не„„5U „„1798427 А1

БЪЕФЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ (57) Использование: снижение вредных экологических воздействий на окружающую среду в зимнее время в нижнем бъефе гидроуэлов. Сущность изобретения: в нижнем бъефе гидротехнического сооружения определяют глубину стратифицируемого слоя; потока воды и ширину активной зоны потока, после чего осуществляют стратификацию потока воды rro его плотности путем распыленйя.воздуха на глубине нижней границы стратифицируемого потока воды в пределах ширины активной эоны потока. 1 ил. котором расстоянии от плотины 1 гидротехнического сооружения в потоке воды нижнего бъефа размещают распылители воздуха 2, связанные с источником сжатого воздуха.

С помощью распылителей воздуха 2 распыляют воздух в верхней части потока воды на глубине, соответствующей нижней границе стратифицируемого слоя потока, Благодаря распылению-воздуха в верхней части потока образуется смесь воды и воздуха.

Это обеспечивает разделение (стратификацию) потока по вертикали на два отличающихся друг от друга сваей плотностью слоя — относительно тонкий верхний слой, облегченный за счет распыленного в нем воздуха, и более тяжелый нижний слой, составляющий основную часть потока.

1798427

Разная плотность указанных слоев потока препятствует их смешиванию, поэтому воздействие атмосферного воздуха подвергается Одна и та же, причем существенно меньшая часть воды в потоке.

Кроме того, эа время пребывания распыленного воздуха в воде происходит обмен тепловой энергии между водой и пузырьками воздуха, что в зимних условиях, т.е. при распылении в воде холодного воз- 10 духа, забираемого из атмосферы, приводит к дополнительному охлаждению воды этим воздухом.

Тепловое взаимодействие поверхности стратифицированного потока воды с атмос- 1 ферным воздухом и верхнего слоя потока с распыленными пузырьками того же воздуха приводит к снижению плотности воды в верхнем слое (как. известно, максимальную плотность вода имеет при 4 С) и, тем самым, 2О обеспечивается поддержание несмешиваемости верхнего слоя с остальной частью потока .после. выхода из него распыленного воздуха в атмосферу и продлевается время воздействия на него атмосферного воздуха.

Возникновение же в приповерхностной зоне потока несмешиваемого с его остальной частью более легкого слоя в определенной степени способствует стабилизации ("выгла>киванию") течения основной массы о воды, что в свою очередь также повышает устойчивость верхнего слоя.

Легко видеть, что обусловленная предлагаемым способом совокупность отмеченных выше физических воздействий на поток З5 воды в нижнем бъефе гидротехнического сооружения существенно интенсифицирует влияние температуры атмосферного воздуха на поверхность потока, что в зимних условиях ускоряет образование ледяного 4О покрова. т.е, существенно уменьшит размеры полыньи, Следует отметить, что регулирование температурного режима воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения предла- 45 гаемым способом может быть полезно и в летний период.

Действительно, температура воды, поступающей по напорным водоводам летом в нижний бьеф из водохранилища, окаэы- 50 веется ниже температуры, требуемой для нормального развития растительных и животных микроорганизмов, обитающих в верхних слоях воды, Нагрев же поверхностных слоев воды 55 атмосферным воздухом в летйее время (так. же, как и их охлаждение зимой) затруднен

° вследствие отмеченного выше интенсивного перемешивания воды в нижнем бьефе по всему живому сечению потока, В силу этого летом в нижнем бъефе возникает эона, существенно. отличающаяся от естественных природных условий, где нормальное развитие простейших, а стало быть, и более сложных водных организмов (например, рыб) затруднено или даже невозможно, Применение предлагаемого способа и в этом случае упрощает решение проблемы, поскольку обеспечивает и в летний период стратифицирование потока в нижнем бъефе и интенсивный нагрев верхнего слоя по схеме, аналогичной охлаждению его в зимний период.

В самом деле, распыление воздуха в верхней части потока приводит к разделению его на две несмешиваемые из-за разницы плотностей части и созданию условий для более интенсивного нагрева воды под воздействием атмосферного воздуха.

Дополнительный нагрев верхнего слоя воды осуществляется воздухом, распыленным в верхнем слое потока.

Поскольку, описанный выше нагрев воды происходит летом за пределами ее максимальной плотности (т.е. при температурах существенно выше 4 С), то совместное тепловое воздействие атмосферного и распыленного воздуха приводит к снижению плотности воды и тем самым препятствует смешиванию верхних слоев с остальной частью потока.

Таким образом, применение предлагаемого способа в летнее время также способствует восстановлению в нижнем бъефе естественных температурных условий.

Кроме того, часть распыляемого воздуха неизбежно растворяется в воде, насыщая ее воздухом, необходимым для дыхания низших и высших растительных и животных организмов.

Полезность предлагаемого способа очевидна и заключается в существенном уменьшении негативных воздействий этих сооружений и, прежде всего, гидроузпов с высоконапорными плотинами на окружающую среду.

Формула изобретения

Способ регулирования температурного режима воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения, включающий стратификацию потока воды, о т л и ч а ю щ и и с ч тем; что, с целью снижения вредных экологических воздействий на окружающую среду; определяют в нижнем бъефе за гидротехническим сооружей ием глубину стратифицируемого слоя потока воды и ширину активной зоны потока, после чего осуществляют стратификацию потока воды по

1798427

Составитель В. Никитин

Редактор Л, Павлова Техред M. Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 755 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 его плотности путем распыления воздуха на глубине нижней границы стратифицируемоro потока воды в пределах ширины-активной зоны потока.