Расчет температуры воды по длине нижнего бьефа гидроузла

Методика аналитического расчета изменения температуры воды по длине нижнего бьефа (t) разработана наиболее детально в работах А.И.Пеховича [30] и справедлива при следующих основных допущениях: разность температур по глубине и ширине потока мала вследствие больших значений коэффициентов турбулентного перемешивания; распределение температуры по глубине и ширине потока считается равномерным; основное изменение температуры происходит по длине потока (одномерная тепловая задача) в условиях квазистационарности.

С учетом перечисленных допущений изменение t, полученное на основе решения дифференциального уравнения теплового баланса движущегося отсека жидкости (6.1) для установившегося гидравлического режима и постоянных морфометрических характеристик русла, имеет вид:

t=(t_НБ -J_э)×exp(-a₁×b×x/(c_вr_в Q))+J_э,                           (6.6)

где с_в ,r_в – теплоемкость и плотность воды при наблюденной температуре; a₁ - коэффициент теплообмена воды с воздухом, J_э - эквивалентная температура воздуха, b - ширина потока в нижнем бьефе, x - координата по длине потока (начало оси координат у ГЭС).

Температура воды, поступающая в нижний бьеф из водохранилища t_НБ, в том числе при поверхностном селективном водозаборе, может быть определена, исходя из распределения температуры воды по глубине на участке водохранилища, соответствующем средней по длине водохранилища толщине транзитного потока у плотины. Значение t_НБ является начальным условием для проведения прогностических расчетов ледотермического режима в нижнем бьефе гидроузла; граничными условиями являются условия теплообмена воды с воздухом и грунтом ложа.

Расчет температуры воды в потоке под ледяным покровом без учета влияния диссипации механической энергии на температуру воды можно осуществлять по формуле для средней по глубине температуры:

t_ср=(t_кр -S_д/a₂)×exp(-a₂×b×x/(c_вr_в Q))+ S_д/a₂,                    (6.7)

где t_кр - температура воды у кромки льда, a₂ - коэффициент теплоотдачи от воды ко льду.