磁性浮板在干旱区平原水库的应用及数值模拟研究

来源 :新疆农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a_yelang
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针对干旱区平原水库水深浅、风速大、气温高、空气相对湿度低,导致蒸发损失严重的问题,本研究在吐鲁番市胜金乡胜金沟三期水土保持水库进行现场试验,采用对水库覆盖不同面积的磁性浮板与非磁性浮板来减少水面的蒸发,分析相同覆盖面积下磁性浮板成片整体分布与非磁性浮板分散分布对水库水面蒸发的节水效率。并对磁性浮板与非磁性浮板分别按25%、50%、75%的面积覆盖水面,对不同材料覆盖水面后的工况进行记录,对记录的数据整理分析,计算出不同材料覆盖后抑制水面蒸发的节水效率。在现场试验的基础上,本文运用Fluent软件对水面蒸发进行数值模拟,模拟了仅考虑温度作用和同时考虑温度与风速共同作用的水面蒸发。得出以下研究结论:
  (1)本文通过对水库覆盖不同面积的磁性浮板与非磁性浮板来减少水面的蒸发,分析相同覆盖面积下磁性浮板成片整体分布与非磁性浮板分散分布对水库水面蒸发的节水效率。结果表明:在气象因素相同的情况下,通过全年蒸发总量分析,磁性和非磁性浮板均分别覆盖水面25%、50%和75%,磁性浮板蒸发抑制率分别为27.6%、41.5%和59.1%;非磁性浮板蒸发抑制率分别为22.1%、38.2%和57.4%;相同工况下,磁性浮板比非磁性浮板蒸发抑制率分别提高了5.5%、3.3%和1.7%,磁性浮板节水效果较显著。
  (2)本文采用磁性浮板与非磁性浮板作为试验材料,提出在浮板周围加装塑胶磁圈,以浮板是否带有磁性、润湿率和覆盖面积作为试验变量,并统计一年内浮板在不同风速下的润湿率,分析浮板加入磁性后不同覆盖面积对水库水面蒸发抑制率的影响。结果表明:相同覆盖面积下,围栏内浮板润湿率随风速的增大而增大;相同风速下,磁性浮板比非磁性浮板润湿率小,磁性浮板整体分布与非磁性浮板分散分布相比,对风浪的消减能力强,润湿率低。
  (3)本文采用fluent软件进行数值模拟,在仅考虑温度的作用时,对试验现场水温、气温数据进行观测记录,将一天6个时间段(每4小时为一个时间段)的水温、气温数据输入蒸发模型进行模拟,计算结果:5~9月水体蒸发量数值模拟值达到实测值的65%~70%。
  (4)本文将温度与风速共同作用水体蒸发进行数值模拟,保持水温、气温不变的情况下,通过改变输入风速的大小,月蒸发量也随之改变。结果表明:在蒸发模型中输入1.3m/s的风速时,5~9月份水体蒸发量模拟计算值均达到实测值的90%以上,各月蒸发量模拟值与实际值变化趋势吻合度较好。
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