百色水利枢纽水库水温结构分析

X = T w - T0 ） Te - T0 -［ （0 . 61pa / 1000 + J ） ］ 109 + L （ B p f w） L = 597 . 31 - 0 . 5631 T w （1 86400 C p @11 式中： — — 流量 （ m3 / S） ； O— — — 研究河段水面宽 （ m） ； B— — — 平衡水温 （C） ； T w— — — 初始水温 （C） ； T 0— — — 研究河段天然水温 （C） ； T e— — — 水 的 比 热， 在 此 为 常 数， 取 值 为 C— 1 . 0003； — — 水密度， 在此定为常数， 取值为 1000； p— — — 影响距离 （ m） ； X— — — 常数； J— — — 汽化潜热； L— （ — — — 风速函数； f w） — — 水面 200 m 高处的风速 （ m / S） 。 W 200 — 当水体温 当水体温度为 0 ~ 10C 时， J = 0 . 52； 度为 10 ~ 30C 时， J = 1 . 13。 从表 1 下泄水温与天然水温的比较看， 只需预
— — 计算点的水深 （ m） ； y— — — 计算月份； m— — — 不同深度处水体的月平均水温 C 。 Ty— 首先计算出各月的 I ， 套用百色水库的库 xBiblioteka Baidu值， 表水体月平均水温 （由澄碧河水库类比而得） 和库底 月平均水温 （用冬季水温法和相关法确定） ， 即可计 算出百色水库水体各月各深度的水温。 2.3 采用成果 将类比分析法和经验公式法的各月水温成果绘 于同一张图上， 通过比较分析后， 采用以类比分析法 为主， 经验公式法为辅， 求得百色水库各月沿水深水 体水温， 水温结构成果见图 1。
3 0.5 （ （8） 1 + 0 . 31 W 200 2 ） f w ）= 0 . 22 X 10 -（
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结语
从预测结果看， 百色水利枢纽建成后坝前水温
属稳定的分层型， 具有分层型水库的共性， 入库洪水 几乎不影响它的分层结构。在 10 ~ 2 月， 水库下泄 水体水温与天然河道水体水温基本相同， 从3~9 月， 水温差呈现逐渐增大后又逐渐减小的过程， 最大 温差达 11 . 5C 。水库下泄低温水在河道中温度恢 复还是较快的， 对下游的农业生产不会产生很大的 影响。 参考文献
百色水利枢纽正常蓄水位为 228 m， 坝前最大 水深 110 m， 泄洪为中孔、 表孔， 发电为中层取水。 采用径流—库容比数法判别水温结构， 其计算公式 如下： w != 1 wc "= 1 — — 年平均径流量 （ m3 ） ； 式中： w— — — 水库总库容 （ m3 ） ； 1— — — 一次入库洪量 （ m3 ） ； w c— — — 指数。 !， "— 当! ! 10 时， 为水温稳定分层型； 为 ! " 20 时， 混合型； 为过渡型。 10 < ! < 20 时， 对于分层型水库， 当" " 1 时， 洪水对水温结构 有影响， 呈临时混合型； 当"! 0 . 5， 洪水对水温结构
无影响； 当 0 . 5 < " < 1， 洪水对水温结构有一定影 响， 但未破坏水温的分层结构。 百色水库的! = 1 . 73 < 10， 因此水库属于稳定 的分层型结构； 说明一次洪水对水 " = 0 . 2 < 0 . 5， 库水体温度分层无大影响。
2
［1］ 水库水温结构预测
水库水体水温结构受水库的形状、 容积、 当地气 象、 水库运行方式等因素影响。为了更好地分析研
结论分析 从百色水库水体水温结构图可以看出， 在升温 期前期 （2 ~ 6 月） ， 水库表层水温随着气温的升高而 不断升高， 水深 0 ~ 10 m 的表层水由于与大气热量 交换剧烈， 水温变化较明显， 10 ~ 20 m 水深段水温 2.4 14
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15 m2 2 + 35 m 40 m2 x = + （1 + 0 . 1 m ） m 2 . 37 式中： — — 库表水体月平均水温 （C） ； T 0— I = — — 库底水体月平均水温 （C） ； Tb—
水温明 变化很小， 20 m 以下基本保持着冬季水温， 显低于表层水温， 上下水体难于对流掺合， 上下层水 温相差较大， 反映在结构图上可以看出： 随着气温的 表层水温不断升高， 升高， 从 2 ~ 6 月， 0 ~ 10 m 水深 的水温变化不断加剧， 到 5， 月份达到最剧烈， 而 6 20 m 以下水深水温则基本保持着一致。 ， 由于水库水体不断吸收 升温期后期 （7 ~ 8 月） 能量， 上下水体间的热量变换不断深入， 表现在结构 图上为： 水深 0 ~ 10 m 水温变化较剧烈， 水深 10 ~ 水温呈缓慢的下降趋势， 与升温期 30 m 为温跃层， 前期的水温结构有了较大的区别， 30 m 以下为滞温 层， 水温基本无变化。 进入降温期前期 （ 9， ， 水库表层水温随着 10 月） 气温的下降而下降， 同样也是表层 0 ~ 10 m 水深水 温变化较剧烈， 10 ~ 30 m 为温跃层， 30 m 以下为常 温层， 水 温 基 本 保 持 一 致； 降温期后期 （ 11， 12， 1 月） ， 水温在 0 ~ 25 m 水深段水温保持一致， 25 ~ 35 m 有一温跃层， 35 m 以下水温保持一致。
测 3 ~ 9 月的情况， 计算结果见图 2。
图"
百色水利枢纽坝下水温沿程变化图
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坝下沿程水温变化预测
［2］ 坝下河道内水温恢复距离计算公式如下 ：
从图 2 可以看出， 百色水库下泄低温水恢复还 是很快的， 基本对下游工农业生产没有太大影响。 而且百色水库下泄水温全年均超过 15C ， 达到水稻 。下泄低温水主要 分蘖期所需要的最低要求 （15C ） 发生在 3 ~ 6 月， 这时百色气温较高， 经过一段时间 （6） （7） 的热量交换， 对百色市下游的农业耕作不会产生很 大的影响。
百色水利枢纽建成后， 正常蓄水时坝前水深超 过百米， 工程施工、 电站进水口的选择、 对下游水环 境的影响等都取决于建库后坝前水温结构的预测。 因此， 作者对百色水库水体水温结构类型进行了判 断， 用类比法和经验公式法对百色水库的水温结构、 下泄水体水温进行了预测， 计算了百色水库下泄低 温水体的沿程变化。为工程施工、 水库运行及区域 水环境治理提供科学的依据。
图1 百色水库水体水温纵向结构图
即升温期， 下泄水温相当于水深 2 ~ 5 . 5 m 的水温； 而升温后期和降温初期， 下泄水温相当于水深 12 ~ 18 m 的水温。据此推出的百色水库水体下泄水温 见表 1。 3.3 302 图解模型法 根据 《水利水电工程环境影响评价规范》 （ SDJ 中的图解法预测百色水库下泄水体 88 试行）
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（3） 2001
・ 水文水能 ・
百色水利枢纽水库水温结构分析
欧辉明
（广西水利电力勘测设计研究院， 广西 南宁 530023）
［摘要］ 对百色水库水体水温结构类型进行了判断， 用类比法和经验公式法对百色水库水体水温结构和下泄水温 进行了预测， 计算了百色水库下泄低温水体的沿程变化。 ［关键词］ 水库； 水温结构； 百色水利枢纽 ［中图分类号］ T V697 . 21 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1003 - 1510 （2001） 03 - 0013 - 03
百色水库多年平均各月下泄水温特性表
4月 5月 14 . 6 22 . 7 16 . 7 15 . 7 26 . 2 - 10 . 5 6月 14 . 5 25 . 1 16 . 7 15 . 6 27 . 1 - 11 . 5 7月 21 . 0 27 . 4 17 . 0 19 . 0 27 . 4 - 8.4 8月 22 . 2 24 . 0 18 . 0 20 . 1 26 . 7 - 6.6 9月 22 . 5 23 . 9 22 . 0 22 . 3 25 . 9 - 3.6 10 月 22 . 4 21 . 2 24 . 0 23 . 2 23 . 7 - 0.5 11 月 20 . 2 20 . 6 20 . 6 20 . 6 20 . 5 0.1
［1］
1
水库水温结构类型的判别
究百色水利枢纽建成后百色水库水温结构的分布情 况， 分别采用类比法和经验公式法对百色水库水温 结构进行预测。类比法选择距百色水库 12 km 的 多年调节水库— — —澄碧河水库作为类比水库； 经验 公式法 采 用 《水 利 水 电 工 程 环 境 影 响 评 价 规 范》 （1） （2） （ SDJ302 - 88 试行） 推荐的经验公式。 !"# 类比分析法 澄碧河水库管理局对澄碧河水库的坝首左垂 线、 坝首右垂线、 库中垂线、 库尾垂线 4 个点各深度 水温进行了几年的监测， 由此统计得澄碧河水库各 月各水深平均水温成果。首先计算澄碧河水库水深 （水深）~ u 关系， 其中 u = T y / T 0 ， H T y 是水深 y 处的月平均水温 （C） ， T 0 是水库表面月平均水温 （C） ， 然后根据澄碧河水库的 H ~ u 关系推算百色 水库的纵向水温。 !"! 经验公式法 规范 （ SDJ302 - 88 试行） 推荐的经验公式如下：
［1］ 刘仲桂 . 水库水温与水稻丰产灌溉 ［ M］ 水利电 . 北京： 力出版社， 1985 . ［2］ 陈 辉 . 穆阳溪梯级水库低温水结构分析 ［ J］ . 水电站 （责任编辑： 刘征湛） 设计 . 1999（ ，3） ： 79-81 .
C 12 月 17 . 0 17 . 0 17 . 0 17 . 0 16 . 9 0.1
15 . 3 23 . 6 16 . 7 16 . 0 23 . 0 -7
从表 1 的计算结果可见， 代表层水温法与图解 法的结果较为相似， 而类比法的结果较为偏大， 考虑 到百色水库是多年调节水库且取水口离正常蓄水位 有约 50 m 的水深， 最后决定采用代表层水温法与图 解法的平均值作为百色水库下泄水温。采用的下泄 水温成果与天然水温相比， 10 ~ 12 月份降温后期下 泄水温与天然水温基本相同， 略微高一点。升温期 和降温期初期， 两者水温差呈现逐渐增大， 在 5， 6月 达到 最 大， 然 后 又 逐 渐 减 小 的 过 程， 最大温差达 11 . 5C 。
［收稿日期］ 2001-04-20
［作者简介］ 欧辉明 （1972 - ） ， 男， 广西平乐人， 广西水利电力勘测设计研究院工程师， 学士， 从事水利水电工程环境影响评价工作。
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欧辉明： 百色水利枢纽水库水温结构分析
y
I
（ ） T y =（ T 0 - T b ） e+ Tb x
（3） （4） （5）
3
3.1
水库下泄水温预测
代表层水温法 由于 《水利水电工程水文计算规范》 上对于水库
下游河道年、 月平均水体水温估算没有列出具体的 预测公式， 只是建议通过对已建的类似水库水温与 坝下河道水温的分析， 在设计水库内选择一个合理 的代表层水温， 作为坝下水温的预估算； 建议坝下河 道水温与水面以下 15 ~ 20 m 处的水温一致。根据 上述方法预测得水库下游河道多年月平均水温如 表 1。 3.2 类比法 由于澄碧河水库距百色水库仅 12 km， 也同为 多年调节水库， 水温结构也为稳定分层型， 根据澄碧 河水库的纵向水温结构和下泄水温特征， 预测百色 水库下泄水温特征。 澄碧河水库在冬季， 即降温后期， 下泄水温相当 于库表水温， 从水温监测资料看， 这几个月下泄水温 基本都高于水库库表水温， 最高达 2 . 9C ； 4 ~ 7 月，
（3） 2001
水温， 成果见表 1。
表!
项 目 1月 15 . 3 15 . 3 15 . 3 15 . 3 14 . 9 0.4 2月 15 . 5 16 . 7 16 . 7 16 . 1 16 . 1 0 3月 14 . 9 19 . 2 16 . 7 15 . 8 18 . 9 - 3.1 代表层水温法 类比法 图解法 推荐水温 天然水温 下泄 - 天然