非饱和与超饱和复氧的差别

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：众多学者［14，15］通过现场观测以及射流理论研究表明，气泡穿透水体达到一个“有效”水深后，气泡释放空气进入水体的能力将降低，该有效水深d eff约等于尾水深d tw的2/3倍，即式表明，当水体紊动足够强烈，有大量气泡存在时，水深越大，气泡内气体的有效饱和溶解度Cse越大，意味着氧分子进入水体的量可能越多。如果Cs用100%表示，当d tw＝1m时，Cse＝107%；当d tw＝10m时，Cse＝167%；当d tw＝50m时，Cse＝430%。

根据前面所述，无论是自由界面气体传质还是气泡界面传质，都是由于气相、液相界面内外存在一定的压力和浓度梯度。对于自由界面气体传质过程，由于大气中氧分子的浓度大于水体中氧的浓度，在一定的大气压力下，大气中的氧分子源源不断地进入水中成为溶解氧直到饱和，这时的饱和浓度就是指在一定温度条件下，大气压作用下的溶解氧的浓度，即公式（1）和式（2）中的Cs。对于气泡界面传质过程，在强紊动作用下，大量气泡被卷吸进入水体内部，气泡承受来自于水体静压和大气压的双重压力，即

整理得到

式中：Pbubble为气泡内压；P为大气压；H为Henry定律常数；Cse为气泡内气体的有效饱和溶解度；d eff为气泡被卷吸可到达的水深；γ为水的比重。

众多学者［14，15］通过现场观测以及射流理论研究表明，气泡穿透水体达到一个“有效”水深后，气泡释放空气进入水体的能力将降低，该有效水深d eff约等于尾水深d tw的2/3倍，即

式（8）表明，当水体紊动足够强烈，有大量气泡存在时，水深越大，气泡内气体的有效饱和溶解度Cse越大，意味着氧分子进入水体的量可能越多。如果Cs用100%表示，当d tw＝1m时，Cse＝107%；当d tw＝10m时，Cse＝167%；当d tw＝50m时，Cse＝430%。这也就是为什么三峡大坝下游黄陵庙、东岳庙以及南津关等江段在泄流期间溶解氧浓度均超过了110%的原因［16］。

因此，在研究大气复氧的时候，不能仅把大气复氧过程看作自由表面传质过程，尤其是有大量气泡存在的情况，如闸坝泄水、波浪破碎等，还应该考虑气泡界面传质对水体溶解氧浓度的贡献，即

式中：C为当前水体中的溶解氧浓度；K L，Ba B为气体穿过气泡界面的传输速率系数；K L，s a s为气体穿过水自由界面的传输速率系数。

非饱和与超饱和复氧的差别

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