水库水温计算方法综述
水库水温计算方法综述
水库水温计算方法综述
摘要
水库水温分层及其低温下泄水造成的“冷害”是水电工程建设生态环境影响的重点关注问题之一，水库水温研究对于库区的生态环境保护具有重要的现实意义。本文介绍了主要的水库水温计算方法，回顾了国内外水温模型与软件的发展。最后，指出了当前水库水温计算中存在的问题和不足，结合已有的研究成果对水温数学模型的应用前景和发展趋势进行了展望。
关键词：水库；水温；计算方法；数学模型
ABSTRACT
Water temperature stratification within reservoirs underflows and the “chilling injury” caused by the discharged low-temperature water flows pose one of the primary concern for both eco-environmental conservation and hydropower operation. It is therefore, study on impacts on eco-environmental from reservoirs underflows temperature appear to be practically useful. This paper mainly reviews the development in water temperature models and software in home and abroad, then examines the primary approaches for calculation of reservoir water temperature. Finally, the existing problems, application prospect and developing trend of thermal mathematical models are also pointed out.
Key words:reservoir; water temperature; computing method; mathematical model
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目录
1 水库水温分层现象 (1)
2 国内外水库水温研究方法 (1)
2．1 经验法 (1)
2．2 数值模拟法 (2)
2．3 物理模型法 (3)
2．4 类比法 (4)
2．5 热量平衡法 (4)
2．6 水热力学法 (4)
3 水库水温预测软件运用 (4)
4 结论与展望 (5)
参考文献 (6)
水库水温计算方法综述
水库水温计算方法综述
水库水温计算方法综述 摘要 水库水温分层及其低温下泄水造成的“冷害”是水电工程建设生态环境影响的重点关注问题之一，水库水温研究对于库区的生态环境保护具有重要的现实意义。本文介绍了主要的水库水温计算方法，回顾了国内外水温模型与软件的发展。最后，指出了当前水库水温计算中存在的问题和不足，结合已有的研究成果对水温数学模型的应用前景和发展趋势进行了展望。 关键词：水库；水温；计算方法；数学模型 ABSTRACT Water temperature stratification within reservoirs underflows and the “chilling injury” caused by the discharged low-temperature water flows pose one of the primary concern for both eco-environmental conservation and hydropower operation. It is therefore, study on impacts on eco-environmental from reservoirs underflows temperature appear to be practically useful. This paper mainly reviews the development in water temperature models and software in home and abroad, then examines the primary approaches for calculation of reservoir water temperature. Finally, the existing problems, application prospect and developing trend of thermal mathematical models are also pointed out. Key words:reservoir; water temperature; computing method; mathematical model
古贤水库水温结构初步预测
古贤水库水温结构初步预测 周伟东 刘 飞 （黄河勘测规划设计有限公司 环境与移民工程院） ［摘 要］黄河古贤水利枢纽工程是黄河上的又一重点工程，是黄河水沙调控体系的重要部分，它将对下游水温造成一定影响，本文用数学方法对水温进行预测，说明古贤水库水温结构及特点。 ［关键词］水温 水温分层 古贤水库 1 预测水温的意义 古贤水利枢纽位于壶口瀑布上游约4 km，预测水温具有重要意义：首先，壶口瀑布冬季的冰瀑布是壶口瀑布风景名胜区主要景观之一，预测古贤水利枢纽的下泄水温，可以作为预测枢纽对冰瀑布影响的重要依据；其二，水温的变化对下游灌区的农作物生长造成一定影响，特别是夏季下泄水温偏低，这些低温灌溉水可能导致水稻、小麦等农作物减产；其三，鱼类的繁殖对水温也有一定要求，水温的变化将对水生生物造成一定影响。本次研究旨在研究古贤水利枢纽的水温结构，为水库取水口的设置提供参考，对保护冰瀑布景观、保证鱼类正常生活和农作物正常生长等均有重要意义。 2 判断古贤水库的水温结构类型 水库水温结构的判别可以采用参数α-β法判断。 α=水库总库容多年平均径流量 （1）
β=水库总库容一次洪水量 （2） 当α<10时，稳定分层型； 当10<α<20为不稳定分层型； 当α>20时，为混合型。 对于分层型水库，如果遇到β>1的洪水，将出现临时混合现象； 但如果β<0.5时，洪水对水库水温的分布结构没有影响。 古贤水库坝址处多年平均径流量为227亿m ３， 蓄水初期水库总库容172亿m ３，由公式（1）可得α=1．32。α<10，故而古贤水库水温结构属于稳定分层型。 β的计算结果如表1所示，除了最大12天洪量对应的β值0．54外，其余均小于0．5，洪水对水库水温的分布结构基本没有影响。 表1 古贤水库β值表 3 水库垂向水温预测 本次预测采用水科院朱伯芳公式对古贤水库垂向水温
观景口水库水温预测影响分析
观景口水库水温预测及影响分析 摘要：水库水温是表征水库热状况的基本要素，也是水利水电工程环境影响评价的一项重要因子。本文预测了观景口水库蓄水后垂向水温分布，以及水库下泄水温与河道天然水温的差异，分析了对下泄水温对灌溉作物的影响，从工程设计、灌溉方式方面提出了对策措施。 关键词：环境影响评价水温观景口水库 abstract: reservoir water temperature is the basic elements of heat reservoir characterization and is also an important factor of the environmental impact assessment of water conservancy and hydropower project. this paper predicts water vertical water temperature distribution of the view mouth reservoir, and the difference between reservoir water temperature and natural river water temperature and analyzes the influence of the temperature to irrigate crops. it has been from engineering design, irrigation modes of proposed countermeasures to discuss. key words: the environmental impact assessment, water temperature, view mouth reservoir 中图分类号：tv697.2+5 文献标识码：b 文章编号：2095-2104（2011）12-0000--00 观景口水库位于重庆市巴南区长江南岸一级支流五布河上，坝
西北地区梯级水库群水温分布规律及累积影响研究
目录 目录 1 绪论 (1) 1.1 研究的目的和意义 (1) 1.2 河流及水库水温变化特征 (2) 1.2.1 河流水温变化特征 (2) 1.2.2 水库水温变化特征 (2) 1.3 水库水温研究现状 (4) 1.3.1 水库水温原型观测及经验法判别研究 (4) 1.3.2 水库水温数学模型研究 (4) 1.3.3 梯级水库水温累积效应研究 (6) 1.4 研究的主要内容 (7) 2 三维水库水温数学模型 (9) 2.1 水库水温数学模型的建立 (9) 2.1.1 水动力学模型 (9) 2.1.2 水动力学模型计算方法 (12) 2.1.3 水动力学模型边界条件 (14) 2.2 水库水温模型的验证 (15) 2.2.1 龙羊峡水库水温模型验证 (15) 2.2.2 李家峡水库水温模型验证 (18) 2.2.3 刘家峡水库水温模型验证 (19) 2.3 小结 (21) 3 基于不同湍流模型的大型深水水库水温模拟研究 (23) 3.1 水温模拟研究所采用的湍流模型 (23) 3.1.1 smagorinsky湍流模型 (23) 3.1.2 标准k-ε湍流模型 (24) 3.1.3 混合k-ε湍流模型 (24) 3.2 大型深水水库工程概况及计算条件 (24) 3.2.1 李家峡水库工程概况 (24) 3.2.2 李家峡水库运行特征 (25) 3.2.3 水温模拟计算条件 (25) 3.3 不同湍流模型模拟李家峡坝前水温与实测对比 (26) i
西安理工大学博士学位论文 ii 3.3.1 坝前垂向水温与实测对比 (26) 3.3.2 发电引水口水温与实测对比 (27) 3.4 不同湍流模型模拟李家峡库区水温分布 (28) 3.4.1 smagorinsky模型模拟李家峡库区水温分布 (28) 3.4.2 标准k-ε模型模拟李家峡库区水温分布 (29) 3.4.3 混合k-ε模型模拟李家峡库区水温分布 (31) 3.5 小结 (32) 4 水温水质耦合影响研究 (34) 4.1 水温水质耦合原理 (34) 4.1.1 三维耦合模型 (34) 4.1.2 边界条件 (35) 4.1.3 耦合模型求解过程 (36) 4.2 水温水质耦合模型参数率定 (37) 4.2.1 安康水库概况 (37) 4.2.2 安康水库水温参数率定 (38) 4.2.3 安康水库水质参数率定 (39) 4.2.4 水温水质耦合计算与单独计算差异性分析 (40) 4.3 基于安康水库的水温水质耦合计算 (41) 4.3.1 水温水质耦合计算条件 (41) 4.3.2 耦合计算安康水库库区纵垂向水温分布 (42) 4.3.3 耦合计算安康水库坝前垂向水温分布 (48) 4.3.4 耦合计算安康水库坝前垂向水质分布 (48) 4.4 水温水质耦合影响 (49) 4.4.1 耦合计算对坝前垂向水温水质分布影响 (49) 4.4.2 耦合计算对发电引水口水温影响 (50) 4.5 小结 (51) 5 龙头水库方案变化对下游梯级开发的水温影响 (53) 5.1 玛曲至羊曲河段环境背景 (53) 5.1.1 地理和地貌 (53) 5.1.2 气象和水文 (53) 5.1.3 河道水温 (54) 5.1.4 河道冰清 (57)
水库水温计算方法探讨 蒋红
水库水温计算方法探讨蒋红 国家电力公司成都勘测设计研究院成都610072 一、计算方法介绍 预测水库水温分布的方法较多，按其性质，可划分为经验法和数学模型法两大类。 1.1 经验法 70年代以来，为了解决生产实际问题，国内提出了许多经验性水温估算方法。这些方法都是在综合分析国内外水库实测资料的基础上提出的，具有简单实用的优点。其中水电部东北勘测设计院张大发和水科院朱伯芳提出的方法分别编入水文计算规范和混凝土拱坝设计规范。1993年中南勘测设计院《水工建筑物荷载设计规范》编制组和水利水电科学研究院结构材料所，在朱伯芳提出方法的基础上，利用数理统计原理进行统计分析，并按最小二乘法原理拟合得出了一套计算公式(即水库水温的统计分析公式)。三种经验法的计算公式如下： 1.1.1 东勘院法 计算公式为： 式中，T y―水深y处的月平均水温；T o―月平均库表水温；T b―月平均库底水温；m―月份。
该项成果是在综合国内水库实测水温资料的基础上提出的，用于水库的水温预测，应用非常简便，只需已知各月的库表库底水温就可计算出各月的垂向水温分布。库底库表水温可由气温水温相关法或纬度水温相关法推算。在计算中考虑分层型水库库底水温不变的特点，提出两套库底水温与纬度的相关曲线。限于篇幅有限，各相关曲线详见文献［1］。 1.1.2 朱伯芳法 该方法以国内外15座水库实测水温资料为基础，总结归纳出水库水温的周期性变化规律，并通过余弦函数进行模拟。计算公式为： 式中，T(y,t)―任意深度y、t月的水温；T m(y)―任意深度y的年平均水温；A(y)― ―库底水温；b―库表水温；H―水任意深度y的水温变幅；ε―水温相位差；T d 库深度，ω为温度变化频率，ω=(2π)/(P)，P为温度变化周期(12个月)。 对于一般项目，在工程设计中各项参数的取值为α=0.040，β=0.018，γ= 0.085，d=2/^15,f=1/^30。库表和库底水温均可由气温确定，因此该项成果应用简便，只要已知库区多年平均气温资料及水库水位就可计算出各月的垂向水温分布。有关该方法的详细介绍参见文献［2］。 1.1.3 统计法 该项成果是在二十余座水库的实测水温及相应气温等资料的基础上，利用最小二乘法等数理统计分析方法对公式(2)中的各项参数提出了不同的计算方法。在各项参数中考虑了水库规模、水库运行方式等因素：