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30年代，美國成立田納西流域管理局時就已經(jīng)開始重視水庫水溫問題;日本在50年代亦已成立了河川水溫調(diào)查委員會，研究水溫與水稻生長的關系及水庫水溫分布特性等。70～80年代，日本相繼建成了不少多節(jié)式選擇取水結構，并在80年代后期編制了《選擇取水設施設計要領及說明》供設計者采用。我國對選擇取水問題的認識不算太晚，但發(fā)展不快，目前的設計水平也不高。為了提高國內(nèi)選擇取水的設計水平，筆者根據(jù)國外試驗研究資料，結合自己的看法，著重談談以下幾個問題，供國內(nèi)同行參考。

1　水庫成層特性

根據(jù)水庫水溫沿水深分布的特性，可將水庫分為成層型、中間型和混合型3種。成層型水庫表層水溫度高，水溫隨水深加深而降低，當達到一定水深時，水溫常年穩(wěn)定不變，即水庫中的水溫形成明顯分層狀態(tài)。水溫為什么會有如此規(guī)律?這是因為水庫是一個巨大的蓄熱庫，水庫中的水大量吸收陽光輻射熱，但水體吸收輻射熱的多少隨水深的不同而不同，水深愈深，吸收的輻射熱愈小。美國辛尼加湖的觀測資料表明：表層1m水深內(nèi)吸收的熱量占全部吸熱量的80%的，其中大部分被表層20cm的水層吸收，約5%的熱量能達到5m深度，僅有1%的熱量能夠達到10m深處。水中熱量少，相對溫度就低。從水的密度方面分析，溫水的密度小于冷水的密度，密度大的水沉在密度小的水的下面是大家都認同的，所以，下面的冷水不會自動向上浮，溫水也不會自動向下沉，即溫水、冷水不交換，從而形成水庫中水溫分層狀態(tài)。

不是每座水庫水溫都分層。水庫來水量相對總庫容較大的水庫，來水時會破壞水庫水溫成層分布。日本經(jīng)多年研究，規(guī)定用表1判定水庫成層特性。

2　取水深度

從成層型水庫中取水時，在取水口附近會形成一流動層，流動層的水流向取水口被排出庫外，這一流動層的水應是人們所需要取的水。同樣，在中層、底層取水時，取水口附近也會形成一流動層。因此，可以說人們可以根據(jù)需要有目的的取水，即只取需要的水。

3　最大取水量

對二層水域即水的密度分上下兩層的水域進行研究，其結論是，當只取上層或只取下層水的限制條件為取水量不能太大，并可根據(jù)試驗結果計算出最大取水量Qc。

3.1　垂直壁下開孔口取底層水

3.2　鉛直取水管底層取水

3.2.1　鉛直管底層取水

4　取水設施的柵流速

為防止冰、污物等流入取水塔內(nèi)，在取水設施中均設置攔污柵。過柵流速過大時會產(chǎn)生渦流;當取水水流的振動頻率f與攔污柵的固有頻率fn相近時，會引起共振，致使攔污柵破壞。通常設計中推薦fn/f≥2.5。

5　取水塔塔內(nèi)流速

取水塔塔內(nèi)流速U2過大會產(chǎn)生負壓，也可能會發(fā)生共振。當取水是為發(fā)電時，則水頭損失會加大。

只要塔內(nèi)流速控制在2～5m/s，并且在進水口布置喇叭狀的取水盆，使流線不脫離取水閘門內(nèi)壁，就不會有產(chǎn)生負壓的危險。

6　堤壩、邊坡的影響

從式(2)中可知，有效開口角θ是影響取水量的因素之一。而θ的大小又受取水口到堤壩、邊坡的距離的影響。

對于半圓筒閘門，則式(13)中的2π用π代替。由式(13)可以看出，L2/D1愈大，則θ愈大，當L2/D1=2時，θ≈0.85×2π，當L2/D1=3.5時，θ≈0.9×2π。另外，如L2/D1太小，還會影響流動層的厚度δ，對0.95δ≥L2/D1≥1.5δ做試驗，其結論是L2/D1愈小，對δ的影響愈大，直到L2/D1=1.5δ時，其流動層厚度才不會受到影響。再者，L2/D1愈大，愈不經(jīng)濟，所以，工程設計中必須認真予以考慮?？傊?，選擇取水的水力學問題是復雜的，很多設計參數(shù)都需通過水力試驗才能決定。

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（責任編輯：lqh）

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