CN115114585A - 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法 - Google Patents

一种分层型水库垂向水温分布的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115114585A
CN115114585A CN202211010542.8A CN202211010542A CN115114585A CN 115114585 A CN115114585 A CN 115114585A CN 202211010542 A CN202211010542 A CN 202211010542A CN 115114585 A CN115114585 A CN 115114585A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reservoir
month
water temperature
formula
months
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211010542.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115114585B (zh
Inventor
郝红升
庄春义
梁瑞峰
陈媛媛
梁礼绘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Water Conservancy Planning And Research Institute
PowerChina Kunming Engineering Corp Ltd
Original Assignee
Sichuan Water Conservancy Planning And Research Institute
PowerChina Kunming Engineering Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Water Conservancy Planning And Research Institute, PowerChina Kunming Engineering Corp Ltd filed Critical Sichuan Water Conservancy Planning And Research Institute
Priority to CN202211010542.8A priority Critical patent/CN115114585B/zh
Publication of CN115114585A publication Critical patent/CN115114585A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115114585B publication Critical patent/CN115114585B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明涉及一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，所述的计算方法包括垂向水温计算公式；北方水库，当坝址所在区域气温升温期或降温期，水库表层水温计算公式；南方水库，当坝址所在区域气温升温期或降温期，水库表层水温计算公式。本发明的方法已经在国内南方、北方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，能够在资料缺乏的情况下，计算出分层型水库垂向水温分布，能够为水利水电工程设计提供重要的技术支撑。

Description

一种分层型水库垂向水温分布的计算方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，具体来说是一种分层型水库垂向水温分布的计算方法技术领域。
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。水利水电工程建成后，分层性的水库运行带来的低温水对于下游水生生物和灌溉作物的影响是最大的。然而在水利水电工程设计初期由于资料缺乏等原因，对于水库运行造成影响的预判往往是难以准确判断，随着水利水电工程向西部高海拔地区推进，基础资料的缺乏更加明显，导致设计难度加大。水库水温计算方面，国内也有很多经验公式和数学模型。数学模型法需要的详细的水文、气象、地形以及完整的设计成果等基础资料，而在西部高海拔地区也是由于缺少这些资料导致设计难度加大；传统的经验公式法，经过大量的水库实践发现得不到相对准确的结果，很多经验公式往往忽略了水库表层水温与气温的关系（水库表层水体温度和天然河道水体温度与气温的关系，受流速等因素影响是不同的）、水库水位变化的影响、水库调节性能不同对库底水温的影响等因素，有些经验公式以库底水库作为已知条件推算水温分布是存在问题的，水库库底水温测量难度大，而且受水库调节影响也是难以判断的。为解决缺资料地区分层型水库垂向水温计算的问题，为工程设计提供技术支撑，亟需研究一种分层型水库垂向水温分布的计算方法。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种分层型水库垂向水温分布的计算方法。本发明的方法是以水库库表水温为计算基础（根据气温与水库表层水温的相关关系，建立了相对准确的气温与水库表层水温的计算公式），综合考虑气温、水库调度运行对垂向水温分布的影响，分别构建了气温、垂向温度梯度与垂向水温分布结构的相关关系，最后提出了水库垂向水温分布的计算公式。
本发明采用如下技术方案实现。
一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，所述的计算方法步骤包括：
垂向水温计算公式：
Figure 247235DEST_PATH_IMAGE001
（1）
公式（1）中各月水库表层水温的T s 计算方法如下：
北方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 695533DEST_PATH_IMAGE002
（2）
北方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 740850DEST_PATH_IMAGE003
（3）
南方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 542584DEST_PATH_IMAGE004
（4）
南方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 888114DEST_PATH_IMAGE005
（5）
公式（1）中α、β的计算方法如下：
α、β影响着水库中上层水温的分布，从已建分层型水库水温分布实际情况来看，11月-翌年2月（或3月）水温基本呈全库同温状态，通过表层水温计算公式基本可以得到全库垂向同温分布线，这个时段水库下泄水温对于河流生态环境的影响不大；而从3月-10月份（北方水库大多数在4月-10月份）水库水温分层现象比较明显，而且下泄低温水的影响比较明显，是设计师关注的重点。
α的取值与气温、水库底层水温、水库运行等有密切关系。首先，计算出南方水库3月-10月（北方水库4月-10月）期间，各月的垂向温度梯度γ，具体计算公式：
Figure 851522DEST_PATH_IMAGE006
（6）
从已建水库的实际情况来看，分层型水库底部最低水温基本维持在12月-翌年3月份坝址水温的平均值。
Figure 649714DEST_PATH_IMAGE007
（7）
当3-4月份水库逐步泄水运行期间，各月α的计算公式：
Figure 255139DEST_PATH_IMAGE008
（8）
当5-10月份水库逐步蓄水运行期间，各月α的计算公式：
Figure 189597DEST_PATH_IMAGE009
（9）
β的取值相对固定，在3月、4月、5月属于垂向水温分层逐步形成期，10月属于水温分层减弱期，3-5月和10月建议取值为：-0.15；在6月-9月属于垂向水温分层稳定期，建议取值为：-0.11。
公式（1）中k的计算方法如下：
k的取值影响着水库下层水温的分布，首先采用公式（1）计算出初始月（南方水库建议选择3月、北方水库建议选择4月）的垂向水温分布，根据前面确定的T b 的取值，调整k的取值，使计算出来的库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为k cs，以此作为基础，根据k与气温的相关关系计算得到各月的k值。
Figure 714119DEST_PATH_IMAGE010
（10）
其中，
Figure 874973DEST_PATH_IMAGE011
为水库垂向不同深度的水温（℃）；y为距水库水面的深度（m）；
Figure 877564DEST_PATH_IMAGE012
为逐 月水库表层水温（℃）；
Figure 807474DEST_PATH_IMAGE013
为公式中的参数；
Figure 768477DEST_PATH_IMAGE014
为库底水温（℃）；
Figure 416627DEST_PATH_IMAGE015
为逐月平均 气温（℃）；γ为各月垂向温度梯度（℃/m）；
Figure 957330DEST_PATH_IMAGE016
为水库逐月运行水位（m）；
Figure 131959DEST_PATH_IMAGE017
为发电取水口 底板高程（m）；
Figure 608071DEST_PATH_IMAGE018
分别为12月、1月、2月、3月入库水温（℃）；
Figure 868151DEST_PATH_IMAGE019
为各月的取值，i为月份；k cs 为初始的取值；
Figure 347631DEST_PATH_IMAGE020
为第i月份的气温；T acs 为初始月的气温；n为 相应从初始月开始到i月的累计天数。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：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月末运行水位、12月至翌年3月的坝址平均水温、坝址附近气象站点的多年平均气温，以及水利水电工程水库取水口（发电取水口）底板高程。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：首先判断水库属于南方还是北方，根据气温的增长和降低情况，再将气象站点的多年平均气温输入到公式（2）、公式（3）或公式（4）、公式（5）中进行计算，得到逐月的库表水温T s 值。
进一步为，本发明所述的判别方法步骤包括：将12月至翌年3月的坝址平均水温，输入到公式（7）中计算T b 值；再将计算得到的T b 值、水库逐月月末运行水位、多年平均逐月气温，输入到公式（6）中进行计算，得到逐月水库垂向温度梯度γ值；再将得到的垂向温度梯度γ值，输入到公式（8）、公式（9）中进行计算，得到逐月α值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：3-5月和10月建议β取值为：-0.15；在6月—9月属于垂向水温分层稳定期，建议β取值为：-0.11。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：根据多年平均工况下水库逐月月末运行水位，确定水库各月垂向水深H，在垂向上按一定间隔（建议间隔采用1-2m）布置垂向上计算点位，并计算各点位距水面距离y值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：首先任意确定一个k值（初始值可选取k=6），将前面计算得到初始月的T s 、α、β、y值，输入到公式（1）中进行计算，得到初始月的垂向水温分布，再通过调整k的取值，使计算出来的初始月垂向库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为cs，以此作为基础，将k cs 、 T acs 、第i月份的气温T ai 以及n值，输入到公式（10）中进行计算，得到各月的k值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：将前面计算得到的各月T s 、α、β值，以及水库各月y值，输入到公式（1）中进行计算；在计算过程中，需要特别注意，计算得到的各月水库库底水温不能小于公式（7）确定的T b 值，若某月份出现计算得到的垂向库底水温小于公式（7）确定的T b 值的情况，则需要调整当月的k值，使计算得到的垂向库底水温基本等于公式（7）确定的T b 值；通过以上方法，能够得到各月水库的垂向水温分布。
本发明的有益效果为，1）本方法与以往经验公式等相比，本方法是以能够准确计算的库表水温为基础，考虑水库调度运行水位的变化、气温变化对水库垂向温度梯度的影响，确定水库垂向水温分布。本发明克服了以往经验公式以难以确定的库底水温作为基础进行计算，没有考虑水库实际运行水位变化、气温变化对垂向水温的影响，致使计算结果误差较大的缺陷。2）该方法已经在分层型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，能够快速计算出分层型水库垂向水温的分布，能够为水利水电工程设计提供重要的技术支撑。
下面结合附图和具体实施方式本发明做进一步解释。
附图说明
图1为本发明k值获取过程图；
图2为南方水库3-5月份水库垂向水温分布图；
图3为南方水库6-8月份水库垂向水温分布图；
图4为南方水库9-10月份水库垂向水温分布图；
图5为北方水库4-6月份水库垂向水温分布图；
图6为北方水库7-9月份水库垂向水温分布图；
图7为北方水库10月份水库垂向水温分布图。
具体实施方式
一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，所述的计算方法步骤包括：
垂向水温计算公式：
Figure 376767DEST_PATH_IMAGE001
（1）
公式（1）中各月水库表层水温的T s 计算方法如下：
北方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 413993DEST_PATH_IMAGE002
（2）
北方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 771156DEST_PATH_IMAGE003
（3）
南方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 919240DEST_PATH_IMAGE004
（4）
南方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 678249DEST_PATH_IMAGE005
（5）
公式（1）中α、β的计算方法如下：
α的取值与气温、水库底层水温、水库运行等有密切关系。首先，计算出3月-10月期间，各月的垂向温度梯度γ，具体计算公式：
Figure 151956DEST_PATH_IMAGE021
（6）
从已建水库的实际情况来看，分层型水库底部最低水温基本维持在12月-翌年3月份坝址水温的平均值。
Figure 996415DEST_PATH_IMAGE007
（7）
当3-4月份水库逐步泄水运行期间，各月α的计算公式：
Figure 948190DEST_PATH_IMAGE008
（8）
当5-10月份水库逐步蓄水运行期间，各月α计算公式：
Figure 686339DEST_PATH_IMAGE009
（9）
β的取值相对固定，在3月、4月、5月属于垂向水温分层逐步形成期，10月属于水温分层减弱期，3-5月和10月建议取值为：-0.15；在6月-9月属于垂向水温分层稳定期，建议取值为：-0.11。
公式（1）中k 的计算方法如下：
k 的取值影响着水库下层水温的分布，首先采用公式（1）计算出初始月（南方水库建议选择3月、北方水库建议选择4月）的垂向水温分布，根据前面确定的T b 的取值，调整k的取值，使计算出来的库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为k cs ，以此作为基础，根据k与气温的相关关系计算得到各月的k值。
Figure 206313DEST_PATH_IMAGE010
（10）
其中，T(y)为水库垂向不同深度的水温（℃）；y为距水库水面的深度（m）；
Figure 397123DEST_PATH_IMAGE012
为逐月 水库表层水温（℃）；
Figure 27956DEST_PATH_IMAGE013
为公式中的参数；
Figure 355032DEST_PATH_IMAGE014
为库底水温（℃）；
Figure 170541DEST_PATH_IMAGE015
为逐月平均气 温（℃）；γ为各月垂向温度梯度（℃/m）；
Figure 989593DEST_PATH_IMAGE016
为水库逐月运行水位（m）；
Figure 283171DEST_PATH_IMAGE017
为发电取水口底 板高程（m）；
Figure 871278DEST_PATH_IMAGE018
分别为12月、1月、2月、3月入库水温（℃）；
Figure 326530DEST_PATH_IMAGE019
为 各月的取值，i为月份；k cs 为初始的取值；
Figure 757512DEST_PATH_IMAGE020
为第i月份的气温；T acs 为初始月的气温；n为相 应从初始月开始到i月的累计天数。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：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月末运行水位、12月至翌年3月的坝址平均水温、坝址附近气象站点的多年平均气温，以及水利水电工程水库取水口（发电取水口）底板高程。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：首先判断水库属于南方还是北方，根据气温的增长和降低情况，再将气象站点的多年平均气温输入到公式（2）、公式（3）或公式（4）、公式（5）中进行计算，得到逐月的库表水温T s 值。
进一步为，本发明所述的判别方法步骤包括：将12月至翌年3月的坝址平均水温，输入到公式（7）中计算T b 值；再将计算得到的T b 值、水库逐月月末运行水位、多年平均逐月气温，输入到公式（6）中进行计算，得到逐月水库垂向温度梯度γ值；再将得到的垂向温度梯度γ值，输入到公式（8）、公式（9）中进行计算，得到逐月α值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：3-5月和10月建议β取值为：-0.15；在6月—9月属于垂向水温分层稳定期，建议β取值为：-0.11。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：根据多年平均工况下水库逐月月末运行水位，确定水库各月垂向水深H，在垂向上按一定间隔（建议间隔采用1-2m）布置垂向上计算点位，并计算各点位距水面距离y值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：首先任意确定一个k值（初始值可选取k=6），将前面计算得到初始月的T s 、α、β、y值，输入到公式（1）中进行计算，得到初始月的垂向水温分布，再通过调整k的取值，使计算出来的初始月垂向库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为cs，以此作为基础，将k cs 、 T acs 、第i月份的气温T ai 以及n值，输入到公式（10）中进行计算，得到各月的k 值。
进一步为，本发明所述的计算方法步骤包括：将前面计算得到的各月T s 、α、β值，以及水库各月y值，输入到公式（1）中进行计算；在计算过程中，需要特别注意，计算得到的各月水库库底水温不能小于公式（7）确定的T b 值，若某月份出现计算得到的垂向库底水温小于公式（7）确定的T b 值的情况，则需要调整当月的k值，使计算得到的垂向库底水温基本等于公式（7）确定的T b 值；通过以上方法，能够得到各月水库的垂向水温分布。
实施例：
一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，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月末运行水位、12月至翌年3月的坝址平均水温、坝址附近气象站点的多年平均气温，以及水利水电工程水库取水口（发电取水口）底板高程。选取西南典型水库A水库逐月运行水位见附表1、逐月气温见附表2，坝址处12月至翌年3月的逐月水温见附表3，发电取水口底板高程为1134m。
Figure 730147DEST_PATH_IMAGE023
（2）将南方A水库3月-10月的气温，根据气温的增长和降低情况，将气温数据输入到公式（4）、公式（5）中进行计算，得到A水库逐月的库表水温T s 值，见表4。
Figure 562974DEST_PATH_IMAGE025
（3）将A水库12月至翌年3月的坝址平均水温，分别输入到公式（7）中计算T b 值，A水库的T b =10.8。将计算得到的T b 值、水库逐月月末运行水位、多年平均逐月气温，输入到公式（6）中进行计算，得到逐月水库垂向温度梯度γ值；再将得到的垂向温度梯度γ值，输入到公式（8）、公式（9）中进行计算，得到逐月α值，见表5。
Figure 595652DEST_PATH_IMAGE027
（4）A水库，3月-5月、10月，β= -0.15；6月-9月β= -0.11。
（5）根据多年平均工况下水库逐月月末运行水位，确定水库各月垂向水深H，见表6，在垂向上按一定间隔（采用1m）布置垂向上计算点位，并计算各点位距水面距离y值。
Figure 389295DEST_PATH_IMAGE029
（6）首先任意确定一个k值（初始值可选取k=6），将前面计算得到初始月（3月）的T s 、α、β、y值，输入到公式（1）中进行计算，得到初始月（3月）的垂向水温分布，再通过调整k的取值，使计算得到的初始月（3月）垂向库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b =10.8℃，此时得到初始月（3月）k的取值为k 3 =3.25，具体见图1，以此作为基础，将 k 3 、T a3 、第i月份的气温T ai 以及n值，输入到公式（10）中进行计算，得到各月的k 值，见表7。
Figure DEST_PATH_IMAGE031
（7）将前面计算得到的逐月T s 、α、β值，以及水库各月y值，输入到公式（1）中进行计算，得到3月-10月逐月水库垂向水温分布，见图2-4，各月计算值与实际值相关关系，见表8。从图2-4和表8的结果来看，垂向水温分布的计算值与实际值之间相关性好，该方法能够计算出垂向水温的变化趋势。
Figure DEST_PATH_IMAGE033
（8）为进一步验证该方法的准确性，以北方B水库为例进行计算。B水库逐月运行水位见附表9、逐月气温见附表10，坝址处12月至翌年3月的逐月水温见附表11，发电取水口底板高程为1733m。
Figure DEST_PATH_IMAGE035
北方水库在冬季12月-翌年3月处于水库表层降温或结冰状态（大多数处于低于4℃的情况），从对水温对下游水生生物和农作物影响来看冬季影响较小，本水库初始月为4月份，作为计算起点。将北方B水库4月-10月的气温，根据气温的增长和降低情况，将气温数据输入到公式（2）、公式（3）中进行计算，得到B水库逐月的库表水温T s 值。
将B水库由于冬季气温比较低，冬季水体温度要低于4℃，而水库水体在4℃时密度最大位于水库底部，此种情况，B水库的库底平均水温就不能再使用公式（7）来计算，应该具实际情况判断，T b =4.0。将计算得到的T b 值、水库逐月月末运行水位、多年平均逐月气温，输入到公式（6）中进行计算，得到逐月水库垂向温度梯度γ值；再将得到的垂向温度梯度γ值，输入到公式（8）、公式（9）中进行计算，得到逐月α值。
B水库，4月-5月、10月β = -0.15；6月-9月β= -0.11。
根据多年平均工况下水库逐月月末运行水位，确定水库各月垂向水深H，在垂向上按一定间隔（采用1m）布置垂向上计算点位，并计算各点位距水面距离y值。
首先任意确定一个k值（初始值可选取k=3），将前面计算得到初始月（4月）的T s 、α、 β、y值，输入到公式（1）中进行计算，得到初始月（4月）的垂向水温分布，再通过调整k 的取值，使计算得到的初始月（4月）垂向库底水温基本等于库底水温4℃，此时得到4月份 k 的取值为k 4 = 5.6，以此作为基础，将k 4 、T a4 、第i月份的气温T ai 以及n值，输入到公式（10）中进行计算，得到各月的k 值。
将前面计算得到的逐月T s 、α、β值，以及水库各月y值，输入到公式（1）中进行计算，得到4月-10月逐月水库垂向水温分布，见图5-7，各月计算值与实际值相关关系，见表12。从图5-7和表12的结果来看，垂向水温分布的计算值与实际值之间相关性好，该方法能够计算出垂向水温的变化趋势。
Figure DEST_PATH_IMAGE037
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 (10)

1.一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述计算方法步骤包括：
垂向水温计算公式：
Figure 235452DEST_PATH_IMAGE001
（1）
公式（1）中各月水库表层水温的T s 计算方法如下：
北方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 550765DEST_PATH_IMAGE002
（2）
北方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 133056DEST_PATH_IMAGE003
（3）
南方水库，当坝址所在区域气温升温期，水库表层水温计算公式：
Figure 323866DEST_PATH_IMAGE004
（4）
南方水库，当坝址所在区域气温降温期，水库表层水温计算公式：
Figure 876070DEST_PATH_IMAGE005
（5）
其中，T(y)为水库垂向不同深度的水温，℃；
y为距水库水面的深度，m；
T s 为逐月水库表层水温，℃；
α、β、k为公式中的参数；
T a 为逐月平均气温，℃。
2.根据权利要求1所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述公式（1）中α的计算方法如下：
首先，计算出南方水库3月-10月或北方水库4月-10月期间，各月的垂向温度梯度γ，具体计算公式：
Figure 406408DEST_PATH_IMAGE006
（6）
分层型水库底部最低水温在12月-翌年3月份坝址水温的平均值：
Figure 956339DEST_PATH_IMAGE007
（7）
当3-4月份水库逐步泄水运行期间，各月α的计算公式：
Figure 713073DEST_PATH_IMAGE008
（8）
当5-10月份水库逐步蓄水运行期间，各月α的计算公式：
Figure 944334DEST_PATH_IMAGE009
（9）
其中，γ为各月垂向温度梯度，℃/m；
T b 为库底水温，℃；
Figure 719392DEST_PATH_IMAGE011
分别为12月、1月、2月、3月入库水温，℃；
H y 为水库逐月运行水位，m；
H d 为发电取水口底板高程，m。
3.根据权利要求1所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述公式（1）中β的计算方法如下：β的取值，在3月、4月、5月属于垂向水温分层逐步形成期，10月属于水温分层减弱期，3-5月和10月取值为：-0.15；在6月-9月属于垂向水温分层稳定期，取值为：-0.11。
4.根据权利要求1所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述公式（1）中k的计算方法如下：
k的取值影响着水库下层水温的分布，首先采用公式（1）计算出初始月的垂向水温分布，根据确定的T b 的取值，调整k的取值，使计算出来的库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为k cs ，以此作为基础，根据k与气温的相关关系计算得到各月的k值；
Figure 174644DEST_PATH_IMAGE012
（10）
k i 为各月的取值，i为月份；
k cs 为初始的取值；
T ai 为第i月份的气温；
T acs 为初始月的气温；
n为相应从初始月开始到i月的累计天数。
5.根据权利要求1所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的计算方法步骤包括：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月末运行水位、12月至翌年3月的坝址平均水温、坝址附近气象站点的多年平均气温，以及水利水电工程水库取水口底板高程。
6.根据权利要求5所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的计算方法步骤包括：首先判断水库属于南方还是北方，根据气温的增长和降低情况，再将气象站点的多年平均气温输入到公式（2）、公式（3）或公式（4）、公式（5）中进行计算，得到逐月的库表水温T s 值。
7.根据权利要求6所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的判别方法步骤包括：将12月至翌年3月的坝址平均水温，输入到公式（7）中计算T b 值；再将计算得到的T b 值、水库逐月月末运行水位、多年平均逐月气温，输入到公式（6）中进行计算，得到逐月水库垂向温度梯度γ值；再将得到的垂向温度梯度γ值，输入到公式（8）、公式（9）中进行计算，得到逐月α值。
8.根据权利要求7所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的计算方法步骤包括：根据多年平均工况下水库逐月月末运行水位，确定水库各月垂向水深H，在垂向上按1-2m间隔布置垂向上计算点位，并计算各点位距水面距离y值。
9.根据权利要求8所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的计算方法步骤包括：首先任意确定一个k值，初始值选取k = 6，将前面计算得到初始月的T s 、α、β、y值，输入到公式（1）中进行计算，得到初始月的垂向水温分布，再通过调整k的取值，使计算出来的初始月垂向库底水温基本等于公式（7）计算得到的T b ，此时得到初始月k的取值为cs，以此作为基础，将k cs 、T acs 、第i月份的气温T ai 以及n值，输入到公式（10）中进行计算，得到各月的k值。
10.根据权利要求9所述的一种分层型水库垂向水温分布的计算方法，其特征在于，所述的计算方法步骤包括：将前面计算得到的各月T s 、α、β值，以及水库各月y值，输入到公式（1）中进行计算；计算得到的各月水库库底水温不能小于公式（7）确定的T b 值；若某月份出现计算得到的垂向库底水温小于公式（7）确定的T b 值的情况，则调整当月的k值，使计算得到的垂向库底水温基本等于公式（7）确定的 T b 值；能够得到各月水库的垂向水温分布。
CN202211010542.8A 2022-08-23 2022-08-23 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法 Active CN115114585B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211010542.8A CN115114585B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211010542.8A CN115114585B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115114585A true CN115114585A (zh) 2022-09-27
CN115114585B CN115114585B (zh) 2022-12-02

Family

ID=83335524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211010542.8A Active CN115114585B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115114585B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014173228A1 (zh) * 2013-04-24 2014-10-30 中国长江三峡集团公司 水库水温的自适应测量装置及测量方法
CN104931154A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种浮动式水库垂向水温自动观测装置及方法
CN113033618A (zh) * 2021-03-03 2021-06-25 四川大学 基于支持向量回归的分层水库取水下泄水温预测模型及预测方法
CN113254878A (zh) * 2021-05-19 2021-08-13 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法
CN113704696A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 珠江水资源保护科学研究所 一种水库水温结构判别方法及判别设备
CN114818293A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 西安理工大学 一种水库水温计算方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014173228A1 (zh) * 2013-04-24 2014-10-30 中国长江三峡集团公司 水库水温的自适应测量装置及测量方法
CN104931154A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种浮动式水库垂向水温自动观测装置及方法
CN113033618A (zh) * 2021-03-03 2021-06-25 四川大学 基于支持向量回归的分层水库取水下泄水温预测模型及预测方法
CN113254878A (zh) * 2021-05-19 2021-08-13 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 一种用于水利水电工程水库水温结构的判别方法
CN113704696A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 珠江水资源保护科学研究所 一种水库水温结构判别方法及判别设备
CN114818293A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 西安理工大学 一种水库水温计算方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李怀恩: "分层型水库的垂向水温分布公式", 《水利学报》 *
梁斯琦 等: "澜沧江小湾水电站坝前水温垂向分布特征", 《南水北调与水利科技》 *
焦天艺: "出山店水库垂向水温监测与分层特性研究", 《河南水利与南水北调》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115114585B (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106951612B (zh) 土壤冻融过程中动态蓄水容量产流计算方法
CN106682317B (zh) 上下游边界共同控制下河段平滩流量预测模型的构建方法
CN109815305B (zh) 一种无资料地区场次洪水径流过程反演的方法
Jia et al. Development of the WEP-L distributed hydrological model and dynamic assessment of water resources in the Yellow River basin
CN113011685A (zh) 一种无径流资料地区内陆湖泊水位变化模拟预测方法
CN110928965B (zh) 一种基于流域精细分类的多模型灵活架构的模拟方法
CN110046469A (zh) 多约束条件下水电站坝前河床冲淤变形的计算方法
CN110672163A (zh) 一种寒区河渠冰期流量测验方法
CN110188323B (zh) 一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法
US20220279741A1 (en) Decision-making Method for Variable Rate Irrigation Management
CN108108556A (zh) 一种基于耗散-汇合结构的灌区水循环模型构建方法
CN105046069A (zh) 一种大型水电站库水温度数值预测方法
CN111428936B (zh) 一种基于分布式水节点的流域雨洪可利用性指标测算方法
CN104091040A (zh) 一种土壤入渗性能计算方法
CN114091277B (zh) 一种考虑初始状态变量影响的新安江模型参数率定方法
CN105893672A (zh) 一种狭长河道型水库全生命周期温度场研究方法
CN111754101A (zh) 一种基于县域尺度量化分析流域农作物水足迹演变驱动力的方法
CN111428915A (zh) 一种基于大数据的江河入海口深水航道回淤量预测方法
CN107587474A (zh) 枢纽下游径流与潮流过渡河段设计最低通航水位生成方法
CN115114585B (zh) 一种分层型水库垂向水温分布的计算方法
CN106547974A (zh) 一种采煤沉陷区蓄洪滞洪效果的定量方法
CN113987767B (zh) 自动校准的洪水滚动预报方法
CN109147047B (zh) 一种渗渠型傍河水源地数值模型构建方法
CN116542010A (zh) 一种基于流域梯田空间格局的坝地淤积比降计算方法
CN115062559B (zh) 可嵌套水文模型的岩溶含水系统蓄水库的定量表征方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant