新安江水库冬季水温分布结构及规律初探

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1、第十章水质运移模拟新安江水库冬季水温分布结构及规律初探术王瑞巧陆宝宏王春燕祁昌军(河海大学水文水资源学院南京210098)摘要大型深水水库建成蓄水导致水库水温具有分层特性，下泄的低温尾水将给河流下游地区带来负面影响。掌握水库水温随深度变化的规律有助于消弭其不利影响，同时为工程设计调度等工作提供理论技术支撑。本文以新安江水库为研究对象，根据水库水温原型观测资料，初步得出新安江水库冬季水温分布规律为：①在垂向上，表层水温受外界条件影响，冬季不同月份水深一温度分布变化明显；滞温层(水深大于50m)的水温变化不大，冬季不同月份同层水温最大离差在

2、0．3。C左右。②同一测试过程同一水深水温纵向和横向分布差别不明显。关键词新安江水库冬季水温原型观测水温结构水温分布规律1前言修建水库有助于水资源的合理开发利用，给我国国民经济建设带来发电、防洪、灌溉、养鱼、航运、旅游等综合效益。但是水库蓄水后，导致水库下层水温较低，水库电站的低温尾水不可避免地给河流下游地区的人民生产生活、水生生物生存及生态环境和谐等带来一定的负面影响。为降低这些负面影响，必须熟悉掌握水库水温分布规律。国外关于水库水温的研究开始较早。20世纪30年代，美国和苏联开始对水库水温进行监测分析，并在此基础上建立了不同的水库水

3、温数学模型⋯。60年代，Huber和Harleman，根据水库已知的入流、出流及水面与大气的热交换，分别提出极具代表性的深水层蓄水体温度变化一维模型，即wRE模型及MIT模型心]，以此研究水库水温的垂向变化。70年代中期和后期，国外的一些学者提出温度模型——温合型模型(或总能量模型)、MLTM模型、DYRESM模型等一维水温模拟模型。70年代以来，国外在水库和湖}白的水温研究中，相继创建了二维和三维模型。目前，垂向平均的二维模型已相当成熟，横向平均的二维模型也已在完善中，三维模型在大型湖泊的研究中已得到应用¨o。国内自20世纪50年代中

4、期才开始水库水温观测Ho；60年代，开始观测大、中型水库水温；70年代以来，国内提出许多经验类比法对水库水温进行预测；80年代，我国通过引进MIT模型，并根据我国的水文气象、地质地理等具体条件，提出“湖温一号”湖泊、水库和深冷却池水温预报通用数学模型。1985年，朱忠德对水库水温分层现象进行论述，同时阐述了研究水库水温分层现象的重大现实意义。90年代，陈小红、雒文生、周志军等对水库的水温进行二维模拟计算。目前，我国一维垂向数学模型已经成熟；二维垂向数学模型正在完善中；三维数学模型正处于研究阶段，并在大型湖泊中得到应用。目前，国内外研究人

5、员大多是利用经验公式和数学模型预测水库水温，而对水库温度场原型测试实例较少。本文以新安江水库作为典型水库进行水温原型观测，利用不同测量时间、气温及发电流量条件下的原始观测资料，探索多年调节水库冬季水温结构及其分布规律。2新安江流域及工程概况2．1流域概况新安江流域位于浙江西北部和安徽省的南部山区，发源于皖南的黄山、率山流经浙江，在建德市梅城汇入富春江，干流全长261．8kin，流域面积11850km2，坝址以上流域面积10442km2，距河源距离大约为240km。流域内山势起伏，植被较厚，属亚热带湿润气候，其多年平均温度17．3。C，实

6、测最高气温45℃，最t基金项目：国家自然科学基金(50379008)，水电顾问集团科技创新项目——测温专题。第一作者简介：王瑞巧(1978一)，女，河南郏县人，河海大学，研究生，主要研究方向水文水资源。E-maillubaohong@126．tom·3-r8·第三篇水环境理论与分析低气温零下12％，雨量充沛，多年平均降雨量1671mm。多年平均年径流量102．94×108m3。2．2水库电站概况新安江水库具有多年调节性能，正常高水位108m，库容178．4×108m3，库水面580km2。大坝坝型为}昆凝土宽缝重力坝，坝顶高程115m，

7、最大坝高105m，坝顶全长466．5m，坝顶中部溢流段长173m，9孔，每孔净宽13m，进水口中心高程73m(1号、4号机组为68m)。坝后溢流式厂房内安装9台水轮发电机组，总装机容量81×104kW，保证出力17．8×104kW，多年平均发电量15．38×108kW·h(1960～2005)，年利用小时2808h。3水库水温结构判别判断水库水温分层类型一般采用d指标法pJ：a=W／V(1)一式中：矽为多年平均年径流量；y为总库容。当Ol小于10时为分层型；Ol大于20时为混合型；t0≤d≤20时为过渡型。根据新安江水库的相关数据计算出

8、判别系数d=0．577，即该水库水温属于分层型。4水库水温测试方案水库水温测试共分两个区域：坝前水域和坝前峡口水域。坝前水域断面间距为100m布置4个平行于大坝坝轴线的断面cS，、CS：、cs，和cs。，距