基于三维水动力-水温耦合模型的水库水温预测及影响研究

为了研究水库建成后库区水温的结构分布特征,以及下泄水温的变化,以云南省澜沧江拖巴水电站水库为研究对象,根据水电站库区丰、平和枯水年三种典型年的各项基础资料,运用EFDC三维水动力-水温耦合数学模型模拟计算库区水温分布及下泄水温,对比分析了下泄水温与天然河道水温的变化.结果表明,水库建成后,3月前后库区垂向形成双温跃层结构,9月后第二温跃层逐渐下移至库底并消失;下泄水温与天然河道水温存在差异,全年水温温差减小.库区及下泄水温的变化将对水库周边及下游生态、农业灌溉等产生影响.     

黄河上游龙羊峡—刘家峡河段梯级水库群水温累积影响研究

研究河流梯级水电开发的水温累积影响规律,可为制定水库联合运行水温调控方案提供科学依据。以黄河上游龙羊峡—刘家峡河段梯级水库群为例,基于水库与河道水温观测资料,对比分析了典型水库的水温影响特征;在不同水库联合运行期,结合水库运行条件与河道水温特征值的定量分析,辨别了各水库对水温累积影响贡献的差异,并探讨梯级水库水温累积效应的变化特征。研究结果表明:龙羊峡水库对水温的累积影响起主导作用并呈现了较大的波动性,李家峡水库为协同效应,公伯峡水库及其它小水库为削弱效应;多水库联合运行时,区间水库的兴建并未引起水温累积影响的明显增大,与李家峡水库单独运行期相比,在梯级末端水温累积协同效应依然显著。     

龙头水库方案变化对下游梯级开发的水温累积影响

梯级开发将引起河段水温累积影响,为研究龙头水库方案调整而引起的水温累积影响的新变化,以黄河上游某河段为例,基于河段上各水文站的观测资料和龙羊峡、刘家峡的实测资料,采用三维水温模型预测各梯级水库的水温分布,对比各梯级的水温累积影响.研究结果表明:龙头水库兴建使下游水温呈现冬季升高和夏季降低的均化过程,较天然状况存在滞后性;水电站B和D对水温累积影响呈现协同增大效应,水电站F呈现削弱减小效应;在暖季龙头水库方案变化对梯级末端仍有影响.研究结果可为河段梯级规划环境影响评价提供科学依据.     

应用Logistic曲线预测水库垂向水温

针对分层水库垂向水温分布,提出一种估算水温的新方法——Logistic曲线法。利用新安江水库为期1a的原型观测资料,采用SPSS软件率定并优选模型参数,结果表明拟合精度较高。在此基础上,利用收集到的其他水库实测资料验证了模型的适用性,发现该模型对不同类型(混合型、稳定分层型)、不同时期(升温期、稳定分层期)的水库垂向水温分布有较好的拟合效果。此外,探讨了该模型应用于预测水库水温时的模型参数确定方法及步骤。     

大型水库水温分层影响及防治措施

大型水库的建成与投产,为我国的现代化建设提供了巨大的经济效益和社会效益.同时,大型水库特别是调节性能好的水库由于大量水体的蓄积,使水库在沿水深方向出现了有规律的水温分层现象.这种水温分层现象使库区内水生生物结构发生变化,影响库区的水质.又由于水电站泄水设施因发电要求而使泄水口高程较低,因此水库的水温分层使冬季下泄水温较天然情况高,而春、夏季下泄水温较天然情况低.下泄低温水可使鱼类在产卵、生长及捕食方面受到极不利的影响,造成鱼类资源的减产甚至某些鱼种的灭绝.下泄低温水还会对农作物产生＂冷害＂影响,造成减产甚至绝产.因此,在进行大型水电工程规划、设计、运行的同时应积极开展水库水温结构及下泄水温计算和研究,及时采取有效减缓低温水下泄的各项措施,以实现水资源开发利用和生态保护的＂双赢＂.     

八泉峡水库水温预测研究

水温是水库参数中的一项重要因素,在调查、分析水库水文特征和水库相关断面形态的基础上,运用经验法分别对八泉峡水库水温分布规律进行研究,并对不同方法的计算结果进行对比分析。结果可为八泉峡水库的调度运行、农业灌溉、渔业养殖及下游河道取水提供依据,对于水库管理与环境评价具有重要意义。     

三峡水库水温变化及其对中华鲟繁殖的影响

分析了三峡库区相关水文站建库前后的水温变化规律,利用水库热量平衡方程计算了三峡水库下泄水温的“滞温”和“滞冷”幅度,并对下泄水温变化对坝下中华鲟繁殖的影响进行了研究.结果表明,三峡水库围堰发电期库区近坝段主槽没有出现水温分层现象,下泄水温“滞温”和“滞冷”现象较轻,葛洲坝下10月份水温生态因子演变为中华鲟产卵场繁殖的限制因子.     

水库水温分层的流场分析

水库水温分层是流体密度流现象的一种,其形成受库区内流场、太阳辐射和表层热交换的共同影响,而水温分层状态的出现又将影响水库来流在库区的流动过程和出库水流的温度.以流场与温度场耦合计算的立面二维水库水温模型为基础,对水温分层的主要影响因素进行了理论分析,结合数值模拟讨论了温度场与流场的相互作用,对分层状态与来流发展特别是与垂向流动的关系进行了剖析.认为一定的来流水温差和表层热通量是水库形成分层状态的必要条件;水库表层温跃层对紊动扩散的抑制使温跃层内纵向和垂向动量均低于层外水体,上游来流高温水遇此温跃层之后易被阻碍而形成密度流下潜;双温跃层主要由高温流动层通过紊动不完全侵蚀底部低温水层而形成;水库底部回流区方向受主流动层流线方向控制并随主流动层流线趋于水平而被压缩;泄流孔口高程处主流动层形成的流速切应变使附近温度梯度减小,等温线趋于稀疏,主流动层随流量增加而增厚.     

水库水温数学模型研究综述

以水库水温数学模型的发展过程为主线,介绍了水温模型的发展历程,包括:一维对流扩散模型及能量模型、立面二维模型、三维模型;对不同模型优缺点包括适用范围和模拟精度等进行了分析比较,指出了当前水温数学模型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.     

水库溢流式取水口下泄水温数值模拟

水库溢流式取水口作为一种有效缓解下泄低温水的分层取水措施,得到了越来越广泛的应用,糯扎渡水电站拟采用溢流式取水口.为较好地模拟取水口前库区复杂的地形边界,采用σ坐标系,建立了糯扎渡水电站溢流式取水口下泄水温的三维数值模型,数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证.在水库水温分布已知的条件下,数值模拟了取水口不同引水流量和开启组合的下泄水温.取水口引水流量越大,下泄水温越高;下泄水温提高的幅度,不仅取决于引水流量,还取决于水库水温垂向分布.取水口开启组合对下泄水温影响较小.