分层型水库水温水质耦合模型研究及其应用

水库水温分层不仅对水库水质的降解过程产生影响,更重要的是通过对水库流场的作用进一步影响库区水质分布,并对下泄水质产生影响,因此对分层型水库的水质模拟必须考虑水温分层影响.建立了宽度平均的立面二维水温水质耦合模型,采用建立的数学模型对某拟建水库水温水质进行了模拟.结果表明,分层型水库库区水质受温度场、流场影响明显,存在垂向分层、纵向差异等现象.研究成果可为水库水环境影响评价及保护提供参考.     

基于立面二维水动力-水温耦合模型的水库水温分布

建立了考虑浮力影响的立面二维水动力-水温耦合数学模型,对温差异重流进行了研究,分析了浮力流的水流结构和温度分层的形成、发展过程,利用水库物理模型的试验数据对模型进行了验证,再将该模型应用于一拟建水库,模拟预测了该水库建成后夏季典型条件下库区的流场及温度场分布,研究了不同高程放流洞放水对库区流场、温度场及下泄水温的影响。     

考虑淤沙影响的高拱坝水库水温数值分析及应用

高拱坝的水库水温分布对坝体的稳定温度场和封拱温度有重要影响，研究水库水温的分布规律对于拱坝温度荷载的确定和坝体设计有着重要的意义。本文考虑高拱坝水库淤沙的影响，采用热流耦合方法对水库立面二维水温数学模型进行了数值分析，对高拱坝水库水温的分布规律做了一定的探讨，在此基础之上分析了水库水温分层的形成过程及原因，并重点探讨了淤沙对高拱坝水库水温以及运行期应力的影响，对比分析了水温的规范算法、实测值、本文数值计算方法之间的差别，并对规范的水库水温计算方法进行了评价。     

考虑淤沙影响的高拱坝水库水温数值分析

本文考虑高拱坝水库淤沙的影响,采用热流耦合方法对水库立面二维水温数学模型进行数值分析,探讨高拱坝水库水温的分布规律。在此基础之上,分析了水库水温分层的形成过程及原因,并重点探讨了淤沙对高拱坝水库水温以及运行期应力的影响,对比分析了水温的规范算法、实测值和本文数值计算方法之间的差别,并对规范的水库水温计算方法进行了评价。二滩水库的数值计算结果表明,在1 060m高程以下,考虑淤沙的影响更接近实测的水温结果,而按照规范方法计算的水库水温边界条件,具有较大的安全裕度。     

小调节能力水库的水温结构

水库的修建将对库区及下游河道的水温带来不利影响，因调节能力不同水库对库区及下泄水温的影响程度各异。以金沙江中游某周调节水库为例，采用立面二维水温模型对小调节能力水库的库区水温结构、坝前水温分布和下泄水温进行研究，结果表明小调节能力水库受来流和库容影响水温在部分月份会出现分层现象，但总体上其年内下泄水温过程与天然水温较为接近，水库建设对水温的影响有限。     

来流变化条件下溪洛渡水库生态调度期水温分层特性研究

为探明来流变化条件下溪洛渡水库生态调度时的水温垂向分布特性,运用水温现场监测和CE-QUAL-W2模型对水温进行数值模拟的研究方法,基于实测地形和水文等数据建立溪洛渡库区的立面二维水温模型,模拟了水库在2021年1月15日—4月30日的水温动态变化过程,重点分析了生态调度期(3—4月)库区的立面二维水温分布规律及不同泄水口高程对下泄水水温的影响。结果表明：溪洛渡水库坝前水温于3月中旬开始出现温差,3月下旬表底最大垂向温差为2.02℃,垂向温度梯度在0.10℃/m以内。4月上旬、下旬水库表底最大垂向温差分别为2.41和2.81℃,垂向温度梯度在0.15℃/m以内。通过比较无叠梁门、1层叠梁门两种泄水运行工况得出,当设置1层叠梁门稳定运行时水库的平均下泄水水温提高了0.13℃。本研究可为溪洛渡水库后续的水温生态调度试验提供科学依据。     

二维温差水流数值模拟

建立立面二维水动力学与水温耦合模型,用分步法求解流速和压力,采用大涡模型计算紊动应力和紊动扩散。对由温差引起的空腔流动进行了模拟,分析了流动特性与雷利数的关系。对水库冷水入流试验模型进行了模拟,并将计算结果与已有文献进行了比较,结果表明:无论是下潜流的厚度。还是纵向流速沿水深方向的变化都吻合得很好。     

减少低温下泄水不利影响的水库取水方法研究

采用立面二维水温模型研究了水库运行对下泄水温的影响,对单层进水口和2层叠梁门两种不同的水库取水方式,分别预测了对应的水库下泄水温的变化,据此探讨了锦屏一级水库不同取水方式对水库下泄水温的影响。结果表明:与单层进水口相比,2层叠梁门方案的下泄水温在春季偏高,冬季偏低,更接近于天然水温过程,对下游河道水温过程的改变较小,有利于维持下游河道原有的水生生态环境,是对下游河道水生生态环境改变较小的水库取水方案。     

基于MIKE平台的水电工程对水温影响预测评价

准确模拟和预测水库及下游河道的水温分布规律对降低水电工程环境影响起着重要作用。基于MIKE系列软件,采用一维水温模型对怒江中下游天然河道水温进行数值模拟计算,并在对怒江规划龙头马吉水库的水温类型进行判别的基础上,运用库区立面二维水温模型对库区及下泄水温变化进行预测。计算结果表明,马吉水库为典型温度分层型水库,来水量越大,表层水温越低,底层水温越高。水库建成后,下泄水温过程与天然河道水温过程差异加大。上述研究可为在水电工程运行中采取措施应对水温变化提供技术支撑。     

泥沙异重流影响下的水库垂向水温分布预测模拟

水库水体异重流的变化是影响水库水温分布最为关键的因素之一。本文以黄河上游刘家峡水库为例,建立考虑泥沙异重流影响的三维水库水温模型,利用已有水库水温分布监测数据对模型进行验证。在考虑有无泥沙异重流影响的条件下,对水库汛期库区垂向水温分布进行预测和比较。模拟结果显示,在不考虑来流含沙时,库区垂向水温分布始终为典型分层型,按实际含沙来流计算时,库区垂向水温分布随着水沙量增大而呈现从分层型转化为混合型分布的变化,泥沙异重流是造成夏季水库水温成混合型的主要原因,只有考虑泥沙异重流的影响才能正确预测多沙河流上水库水温的变化规律。     

松涛水库水温数值模拟研究

为研究热带地区湖泊型水库水温分布规律,以海南省松涛水库为研究对象,采用垂向一维水温模型——DYRESM模拟水温分布,探究该水库水温结构及垂向水温年内演变规律。经分析可知:松涛水库水温呈显著的稳定分层结构,水温垂向分布具有明显的季节性;6、7月平均水温最高,2月最低,水深40 m处至库底水体水温不随时间改变,常年保持在19℃左右;全年内,水库表层水温均高于入流水温和当地气温;入库流量猛增时会导致水库水温出现双温跃层结构。     

NUMERICAL SIMULATION OF WATER QUANTITY AND QUALITY FOR RIVER-TYPE RESERVOIRS

ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＷＡＴＥＲＱＵＡＮＴＩＴＹＡＮＤＱＵＡＬＩＴＹＦＯＲＲＩＶＥＲ－ＴＹＰＥＲＥＳＥＲＶＯＩＲＳＷａｎｇＨｕｉ－ｍｉｎ（ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）（Ｒｅｃｅｉ...     

漫湾水电站水库水温分布观测与数学模型计算研究

近年来建设的高坝大库越来越多,下泄低温水的影响日趋严重,对水库下泄低温水的影响和减缓措施的研究应给予关注和不断加强。本文是对已投入运行的漫湾水电站库区的水温结构进行研究。通过2004年2月对漫湾水库进行水温分布现场观测,并辅以三维数值模型计算,获得了较详细的水温分布成果。研究结果表明,漫湾水库的水温结构既不属于典型分层型又不属于完全混合型,应属于局部分层型或过渡型。该成果对于流域梯级水电开发对水环境的影响研究,具有一定的代表性,可用于类比分析研究与漫湾水库条件类似的其它水电站。     

一维垂向水温分布模型在隔河岩水库中的应用与检验

分析国内外水库水温研究的发展情况 ,并以湖北省清江隔河岩水利枢纽为对象 ,研究深水型水库的垂向水温分布的模拟问题。采用一维垂向水温分布模型 ,用有限差分法计算隔河岩水库的垂向水温分布 ,并将计算结果与实测值比较 ,其吻合效果良好。该方法可用于深水型水库垂向水温分布的预测。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库水温分布特性

梯级水库蓄水运行后,改变了河流的天然水流情势和水体的年内热量分配,水库内的水温分布特性随之变化。为了解溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库蓄水运行后河道水温分布特征,对梯级水库沿程19个断面水温进行了观测,并根据观测资料系统地分析了梯级水库进出库水温和沿程水温分布,以及垂向温度分布变化情况。研究结果表明:溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库的下泄水温在降温季节略有增加,在升温季节略有下降,形成了"高温不高,低温不低"的平坦化现象;溪洛渡和向家坝水库坝前区域在垂向上均出现明显的温度分层,而三峡水库近坝区的温度分层现象在梯级水库运行后明显减弱,近几年表层和底层水温相差最大值仅为2.5℃。研究结果可为梯级水库联合调度、水生态研究、水库水温数学模型验证等提供参考。     

黄河三门峡水库不同运行期水温状况分析

三门峡水库自1960年9月15日正式蓄水运用以来，由于泥沙淤积的影响，水库先后经历了蓄水运用期，滞洪排沙运用期，“蓄清排浑”运用期3个不同的运行阶段。不同时期由于水库调节能力不同，水库水温结构也发生了相应的变化，全面系统地分析三门峡水库建库前后下泄温变化，库表水温与气温的关系以及“蓄清排浑”运用水库水温分布状况，对多泥沙河流水库水温预测具有重要的意义。     

水库工程对水温的影响

新建水库对水温的影响分析，过去均采用与已有水库进行对比，由于受地理、气候等诸多条件的限制，难免会出现偏差。在评价白石水库水温变化对环境影响的工程中，首次采用数学模型和用微机进行计算，得出水库水温变化规律，并用已建成的参窝水库实测资料进行检验，证明计算结果合理。     

乌江梯级开发对东风水库水温分布影响分析

为探讨梯级电站联合运行对下游水库水温影响,以乌江梯级开发电站中的东风水库为研究对象,根据东风水库2002年及2006年实测水温数据,分析了东风上游水库建成前后东风水库水温的变化过程,同时运用EFDC模型计算了东风水库上游引子渡和洪家渡水电站下泄低温水对东风库区表层水温及坝前垂向水温的影响。结果表明:梯级水库运行对天然河道水温的累积性影响程度跟主要支流水体温度及流量均有关,入库流量越大,东风库区相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;下泄低温水温度越低,相同位置库表水温越低,与天然水温的温差越大;入库流量越大、入流温度与天然水温温差越大,低温水影响越大,上游下泄低温水对库区累积性作用越明显。     

水库坝前水温统计分析

水库坝前水温是确定混凝土坝体温度场的一个最重要的边界条件，由于受坝址区的气候条件，水库的特征（库容、水深等）、水库运行方式等因素影响。水库坝前水温的分布非常复杂，本文以国内外２６个已建工程的坝址气温和坝前水温的多年实测资料为基础，建立了水库水温统计分析的数学模型。坝前水温随时间的变化用余弦函数表示，水温沿水深的分布用指数曲线表示，根据对各工程实测资料的统计分析结果，提出了一套简明实用的计算水库坝前     

浅谈水库水温计算方法

在收集国内外水库水温分布预测方法的基础上,简要分析了影响水库水温分布的影响因素,介绍了当前常用的水库分层判别方法及水库水温预测的经验法,重点介绍了当前流行的数学模型法,同时对各方法的优、缺点及适用性进行了比较评价。