水库水温数值预测方法及其工程应用

水库水温是水电站混凝土大坝的一个重要的温度边界条件，是大坝温度应力和温度控制的重要影响因素之一。如何在水库建成前，合理的预测水库建成后的水温分布情况，是大坝设计的一个重要前提。本文通过作者二十多年来对水库水温的调查分析及预测研究工作，总结出水库水温分布的基本规律和影响水库水温分布的4个主要因素：水库形状、水文气象条件，水库运行条件和水库初始蓄水条件，介绍了目前工程中预测水库水温分布的3种主要方法：经验公式法、数值分析法和综合类比法，并介绍了采用《水库水温数值分析软件》，对二滩水库、锦屏一级水库水温的数值预测及反馈分析成果。     

戈兰滩水电站水库水温数值分析

戈兰滩水电站建成后,正常蓄水时坝前水深超过百米,水库水温分布成为大坝设计、施工、运行管理及水环境保护工作的重要基础资料.为获取水库水温分布状况,满足工程需要,文章作者采用数值计算方法,重点分析和预测水库垂向水温分布,这种水温分布预测结果较好地反映了戈兰滩水电站水库的实际情况.     

二滩水库水温结构及其影响因素研究

应用MIKE 3建立三维水温模型,对二滩水库水温结构进行数值模拟,发现该水库水温垂向分布呈现单温跃层和双温跃层两种型式。 气象要素、库区来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小等是影响水温结构的主要因素。夏季二滩水库随着上游来水水温的升高,水库水温相应升高,但在温度异重流和紊流扩散的双重作用下,是水库中层均温层水体温度同步升高。大坝出水位置的改变,将使库区流态发生变化,随着出水口位置的下移,水库来水和出流形成的纵向水流随之向库底下潜,水库中层均温层垂向厚度增加,对库底水温的干扰增强。     

二滩水库水温结构及其影响因素研究

采用三维水温模型，对二滩水库水温结构进行数值模拟，模拟了二滩水库水温结构特征，发现二滩水库水温垂向分布呈现单温跃层和双温跃层两种型式。研究了水库水温结构变化的影响因素，表明影响二滩水库水温结构的因素主要有气象要素、库区来水流量和水体温度、水库出流位置及流量大小等。夏季二滩水库随着上游来水水温的增大，水库水温相应增加，但在温度异重流和紊流扩散的双重作用下，仅是水库中层均温层水体温度同步增加。随着二滩水库大坝出水位置的改变，库区流态发生变化，随着出水口位置的下移，水库来水和出流形成的纵向水流随之向库底下潜，水库中层均温层垂向厚度增加，对库底水温的干扰增强。     

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。     

丹江口水库垂向水温模型研究

丹江口水库是多年调节型水库,有明显的热分层现象,根据这一特点,充分考虑水面热交换、入流、出流、热扩散、热对流等影响因素,建立垂向一维水温数值模型.利用1970～1978年的水温多年平均值对模型进行验证,91%的数值计算的结果与实测结果的误差小于15%.根据已验证的水温数值模型对不同典型年的水温进行预测,数值结果很好地反应了水库的温度随时间的变化规律.结果表明,除气象条件外,水库的库容与出入水库的流量是影响水库水温的主要因素.     

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。     

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。     

汾河水库水温分布结构分析

汾河水库作为山西最大的综合利用水库,科学地预测水库的水温分布结构和采取相应的温控措施,具有重大的工程意义。文中利用现场观测和数值模拟两种方法对汾河水库水温分布进行预测分析,实测值不仅为水温预测提供了基础数据,而且验证了数学模型的适用性。数值模拟的结果表明,汾河水库属于分层型水库,夏冬季节呈典型的分层状态,冬季下泄水温保持在4℃左右,而春秋两季受季节交替的影响,水库水温处于翻滚状态,在垂向上呈现混合。