CN113254878B - 一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法，所述的判别方法包括判别计算公式和判别准则公式等。本发明的方法已经在国内澜沧江、金沙江、雅砻江等流域已建水电站和水库工程中得到验证，准确度高。本发明的方法输入条件简单，计算方便，能够快速判断出水库水温的结构类型，能够为水利水电后续的工程设计提供重要的技术支撑。

Description

一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，具体来说是一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法技术领域。

背景技术

由于水库库容及水深、库内水体交换的频繁程度、水库运行方式，以及水文地质、气象、地理位置等因素的差异，水库水温随水深呈不同性状的变化。密度分层分布所形成的重力作用与库内水流所形成的混合作用的程度不同，垂向分层强弱的差异是很大的，一般由弱到强可分为混合型、过渡型和分层型三种结构。在水库水温结构判别方面，基于经验类比和成因分析，国内外提出的方法都是公式加经验的方法，这些方法经过国内水利水电工程的实践应用，发现也得不到准确合理的判别结果。如最常用的α和β指数法，仅考虑了来流量与库容的关系，对于死水位较高的电站，由于水库下层水较少被引用，难以被扰动，因而与上层水之间由对流引起的热量交换就较少，仅靠紊动扩散对热量的传递影响有限，因此，α和β指数法判断为混合型的水库，如果大坝和死水位都较高，出现分层情况的可能性还是很大的。为避免水利水电工程水库低温水对水生生态环境造成影响，亟需研究一种能够准确判断水库水温结构的方法。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法。本发明的方法是在考虑年内流量差异的基础上，对各月替换次数进行修正，并综合各月计算结果确定水库的水温结构。

本发明采用如下技术方案实现。

一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法，所述的判别方法包括步骤1：

判别计算公式：

m＝count(A_i＞20)(2)

n＝count(12≤A_i≤20)(3)

其中，A_i为逐月判别系数；V_m为各月坝址径流量；W_mr为水库当月库容；Q_max为最大月流量；Q_min为最小月流量；m为A_i＞20的月份的数量；n为12≤A_i≤20的月份的数量。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤2：根据水利水电工程设计成果，收集多年平均工况下水库逐月库容、逐月坝址径流量，以及年内坝址最大月流量和最小月流量。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤3：将水库逐月库容、逐月坝址径流量、最大月流量和最小月流量，输入到判别公式(1)中进行计算，得到逐月的A_i值。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤4：将计算得出各月A_i值，输入到公式(2)、公式(3)中计算出A_i＞20的月份的数量m值，12≤A_i≤20的月份的数量n值。

进一步为，本发明所述的判别方法包括使用判别准则公式进行判别：

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤5：将m、n值输入到判别准则公式(4)中进行水温结构类型的判断，最后得出水库水温的结构类型。

进一步为，本发明所述的判别方法包括以下分析定义：当m≥3时定义为水库水温的结构类型为混合型；当m＜3，且m+n＜4定义为水库水温的结构类型为分层型；当m＜3，且m+n≥4定义为水库水温的结构类型为过渡型。本发明所涉及的三种水库水温的结构类型均为现有行业常用的定义名称，而本发明所提供的新的判别方法，实现了新的技术方案的计算方式和定义方式。

本发明的有益效果为，1)本方法与以往常用的α-β指数法等判别法相比，本方法是结合水库实际运行情况，在考虑年内流量差异的基础上，对各月替换次数进行修正，并综合各月计算结果确定水库的水温结构。本发明克服了以往常用的α-β指数法是仅考虑了年径流量和总库容，没有考虑水库实际运行中根据来流进行调节时其库容是变动的、入库流量的年内差异也很大等因素，致使计算结果误差较大的缺陷。2)该方法已经在国内澜沧江、金沙江、雅砻江等流域已建水电站和水库工程中得到验证，准确度高。3)该方法输入条件简单，计算方便，能够快速判断出水库水温的结构类型，能够为水利水电后续的工程设计提供重要的技术支撑。

下面结合具体实施方式本发明做进一步解释。

具体实施方式

一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法，所述的判别方法包括步骤1：

判别计算公式：

m＝count(A_i＞20)(2)

n＝count(12≤A_i≤20)(3)

其中，A_i为逐月判别系数；V_m为各月坝址径流量；W_mr为水库当月库容；Q_max为最大月流量；Q_min为最小月流量；m为A_i＞20的月份的数量；n为12≤A_i≤20的月份的数量。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤2：根据水利水电工程设计成果，收集多年平均工况下水库逐月库容、逐月坝址径流量，以及年内坝址最大月流量和最小月流量。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤3：将水库逐月库容、逐月坝址径流量、最大月流量和最小月流量，输入到判别公式(1)中进行计算，得到逐月的A_i值。

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤4：将计算得出各月A_i值，输入到公式(2)、公式(3)中计算出A_i＞20的月份的数量m值，12≤A_i≤20的月份的数量n值。

进一步为，本发明所述的判别方法包括使用判别准则公式进行判别：

进一步为，本发明所述的判别方法包括步骤5：将m、n值输入到判别准则公式(4)中进行水温结构类型的判断，最后得出水库水温的结构类型。

进一步为，本发明所述的判别方法包括以下分析定义：当m≥3时定义为水库水温的结构类型为混合型；当m＜3，且m+n＜4定义为水库水温的结构类型为分层型；当m＜3，且m+n≥4定义为水库水温的结构类型为过渡型。本发明所涉及的三种水库水温的结构类型均为现有行业常用的定义名称，而本发明所提供的新的判别方法，实现了新的技术方案的计算方式和定义方式。

实施例：

一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法，包括以下步骤：

(1)根据水利水电工程设计成果，收集多年平均工况下水库逐月库容、逐月坝址径流量，以及年内坝址最大月流量和最小月流量。三个典型水库的库容和流量见附表1、附表2，根据附表2，采用月径流量＝月流量×月天数×24小时×60分钟×60秒，分别计算出3个水库的逐月径流量。根据表2分别找出3个水库年内最大月流量和最小月流量。

表1

单位：10⁸m³

表2

单位：m³/s

(2)将水库逐月库容、逐月坝址径流量、最大月流量和最小月流量，输入到判别公式(1)中进行计算，得到逐月的A_i值。

表3

(3)将计算得出各月A_i值，输入到公式(2)、公式(3)中计算出A_i＞20的月份的数量m值，12≤A_i≤20的月份的数量n值。水库A，m＝0，n＝0；水库B，m＝1，n＝3；水库C，m＝3。

(4)将m、n值输入到判别准则公式(4)中进行水温结构类型的判断，最后得出水库水温的结构类型。水库A为分层型水库；水库B为过渡型；水库C为混合型。

(5)为判别该方法的准确性，将本方法与以前常用的α—β指数法进行对比分析。以水库C为例，采用α—β指数法，年径流量与库容比α为11.5，水温结构属于过渡型，且α值较小，可能存在分层现象。但无论是二维预测还是现场水库水温实测数据都显示，除四月升温时外，该水库均未发现分层现象，因此将其水温结构判定为过渡型是不适当的，水库C应该混合型。

(6)为进一步验证该方法的准确性，以金沙江鲁地拉水电站、观音岩水电站，雅砻江支流的卡基娃水电站为例进行判别分析。表4为3个工程逐月水库库容，表5为3个水库逐月多年平均坝址流量，采用本发明方法进行计算，得到3个水库逐月判别系数A_i值，见表6。据逐月判别系数A_i，鲁地拉电站，m＝7，水温结构为混合型；观音岩电站，m＝7，水温结构为混合型；卡基娃电站，m＝2，n＝3，水温结构为过渡型，判别结果与已建成并运行的3个水库的水温结构是相同的。

表4

单位：10⁸m³

表5

单位：m³/s

表6

以上所述的仅是本发明的部分具体实施例(由于本发明应用的河流数据较多，故实施例不能穷举，本发明所记载的保护范围以本发明公开的技术要点内容为准)，方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (1)

1.一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法，其特征在于，所述的判别方法包括步骤1：

判别计算公式：

m＝count(A_i>20) (2)

n＝count(12≤A_i≤20) (3)

其中，A_i为逐月判别系数；V_m为各月坝址径流量；W_mr为水库当月库容；Q_max为最大月流量；Q_min为最小月流量；m为A_i>20的月份的数量；n为12≤A_i≤20的月份的数量；

步骤2：根据水利水电工程设计成果，收集多年平均工况下水库逐月库容、逐月坝址径流量，以及年内坝址最大月流量和最小月流量；

步骤3：将水库逐月库容、逐月坝址径流量、最大月流量和最小月流量，输入到判别公式(1)中进行计算，得到逐月的A_i值；

步骤4：将计算得出各月A_i值，输入到公式(2)、公式(3)中计算出A_i>20的月份的数量m值，12≤A_i≤20的月份的数量n值；

使用判别准则公式进行判别：

步骤5：将m、n值输入到判别准则公式(4)中进行水温结构类型的判断，最后得出水库水温的结构类型；

所述的判别方法包括以下分析定义：当m≥3时定义为水库水温的结构类型为混合型；当m＜3，且m+n＜4定义为水库水温的结构类型为分层型；当m＜3，且m+n≥4定义为水库水温的结构类型为过渡型。