垂向一维水温模型在东江水库中的应用研究

针对现有垂向一维水温模型研究中缺少对模型关键参数和边界条件敏感性的系统分析,以东江水库为例,开展了垂向一维模型在湖泊型水库水温模拟中的适用性研究。研究结果表明:东江水库库区斜温层变化主要受气象条件控制,年内下泄水温过程稳定,模型能够较好模拟出垂向水温结构演变及下泄水温过程特征,与实测结果吻合良好;表层水温计算对水气热通量参数较为敏感,垂向扩散系数是影响垂向水温结构模拟的关键参数;同时,不同精度系列的气象过程不改变水库的整体热量收支,对水温结构基本无影响。     

热带地区水库水温分层特性研究

为探讨热带地区水库水温分层特征,采用垂向一维水温数学模型对海南省南渡江干流某拟建大型水库开展了水库垂向热分层结构和下泄水温过程研究,并探讨了叠梁门分层取水措施对低温水的改善效果。研究结果表明:①受水库湖泊特性和气候特征影响,海南热带地区水库水温总体也呈现随季节变化的分层结构,在冬季水温趋于同温,夏季水温分层逐渐加强且显著,年内垂向最大温差可达11.8℃,由于海南主汛期为9～10月,汛后水库蓄热能力明显减弱。②水库下泄水温呈现低温水明显、高温水较弱的规律,最大降幅9.7℃,最大升幅仅为1.0℃。③叠梁门分层取水措施的运用,加强了水库垂向分层状态,对低温水的改善效果显著,最大低温水影响降低为2.3℃。     

分层型水库垂向水温分布模型解析解研究

分层型水库垂向水温计算常采用垂向水温分布模型的数值解法或经验公式法,数值解法计算工作量较大,经验公式法简便但不能随便移植使用。在Huber和Harleman建立的垂向一维水库水温模型的基础上,简化模型结构和部分参数,推导出垂向一维水库水温分布模型解析解,并用二滩水库的实测水温资料验证了解析解,得到了较好的效果。提出的垂向一维水库水温分布模型解析解法可用于深水型水库垂向水温分布预测。     

水温综合模型在漫湾水库水温计算中的应用

水库尤其是高坝大库的兴建会使水温产生较明显的垂向分层,垂向水温的分层计算能够确定出水库下泄水温,进而较准确评价河道的水温变化.构建了"人工神经网络模型+统计法+朱伯芳法"综合预测模型计算水库垂向水温分层,以漫湾水库为研究对象对模型进行了检验.结果表明模型结构是合理的,所有月份和所有垂向断面计算水温与实测水温的相对误差均小于8%,模型用于预测水库坝前垂向水温分布是可行的.     

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。     

梯级水电站对库区和河道水温的影响预测

针对某河流梯级水电站水库中不同的水温结构类型,分别建立了一维和三维水动力与水温数学模型,对建设梯级电站后库区及河道的水温变化进行研究。研究结果表明,建设梯级电站后改变了库区水温的垂向分布,增大了水库表层和底层水温温差;改变了下游河道水温的时空分布,降低了下泄水流全年平均水温,减小了年内水温变幅。     

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。     

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。     

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。     

金沙江典型水库水温影响因素敏感性分析

在拱坝温度应力计算等领域,库水温是重要的边界条件,对其计算精度要求较高,尤其对于高拱坝上游库水温而言,需要进行详细研究。库水温的影响因素较多,如河道的类型、水库的来水流量、来水温度、气象条件等,如何合理考虑各项因素对库水温分布的影响,对于计算的精确度意义重大。利用横向平均的二维水动力模型来研究金沙江上向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等4座水动力特征相似水库的水温时空动态分布,并以典型水库溪洛渡为例,对该水库的来水流量、来水温度和气象条件等因素进行敏感性分析。研究成果可为后续几座水库的水温计算分析提供参考。     

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。     

Simulation of water temperature distribution in Fenhe Reservoir

In order to evaluate the need of controlling the temperature of water discharged from the Fenhe Reservoir, the reservoir water temperature distribution was examined. A three-dimensional mathematical model was used to simulate the in-plane and vertical distribution of water temperature. The parameters of the model were calibrated with field data of the temperature distribution in the Fenhe Reservoir. The simulated temperature of discharged water is consistent with the measured data. The difference in temperature between the discharged water and the natural river channel is less than 3℃ under the current operating conditions. This will not significantly impact the environment of downstream areas.     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

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。     

汾河二库坝前垂向表层水温变化规律研究

为探究水库垂向表层水温在年、季、日内的变化特征,给库区水体理化性质分析及养殖业发展提供重要参考,以汾河二库为研究对象,于2016年9月至2017年8月在汾河二库使用10 m长的柔性温度链进行自动化表层水温原型监测,分析了表层水温变化特性。结果表明:汾河二库垂向表层水温分布呈现出明显的季节性变化规律,符合分层型水库表温层特征;秋冬季表层水体水温均匀分布,春夏季水面下1~2 m层存在水温突然升高的现象;通过建立回归模型得知,气温与库面水温之间存在良好的线性相关关系;全年整体库面水温最大值出现时间与气温最大值出现时间一致;不同季节气温对表层水温的影响深度不同,气温升高,水温日变幅值越大,影响深度越大。     

刘家峡水库对水沙变异影响分析

利用刘家峡水库运行前后进出库控制站的水文资料,对水库运行以来的径流泥沙特征进行了分析。研究表明:(1)水库运行对进出库年径流量影响很小,对年内分配影响大;(2)单库运行期水库蓄水拦沙,出库洪峰流量削减,年内径流量分配发生变化,泥沙量大幅度减少;(3)龙羊峡水库运行后的联合运行期,洪峰流量略有削减,年内蓄水过程改变后仍有一定的拦沙作用,出库含沙量较单库运行期增加;(4)水库运行减小了出库含沙量,并没有改变出库含沙量与入库含沙量的线性关系。     

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。