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《一维垂向水温分布模型在隔河岩水库中的应用与检验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2001年第2期(总第64期)水资源保护2001年6月一维垂向水温分布模型在隔河岩水库中的应用与检验叶闽,陈惠敏(长江流域水资源保护局,湖北武汉430051)摘要: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。关键词:水库;垂向水温分布;模型+中图分类号:TV697.21文献标识码:A文章编号:10046933(2001)02001904大型水库的兴建,对
2、水资源的合理开发利用及定的温跃层,库内水温水平方向基本不变,垂直方向当地的经济和社会发展起着很大的推动作用,但也有变化,入流和出流成为水平层流,且由于水温引起会对当地自然环境产生一定的影响。为加强水资源垂直方向的密度梯度,很难上下掺混,库水可划分为的综合利用程度,一方面在管理运用时应更好地发层流部分和滞留部分两种。秋季,气温逐渐下降,库挥水库功能;另一方面应充分考虑其对生态的影响。水表层冷却,从而产生对流现象,温跃层由表层逐渐当水库运行时,下游河流的水质与生态会发生重大消失。进入对流期,在库水均匀掺混的情况下,入流的变化,如泥沙杂质含量减少,春夏放水水温偏低,和出流的流动达到水库的全水层,使冬
3、季水温均匀水库间歇放水加大了河流水温变幅,特别是对大、深分布,直到第2年春季的分层期。另外,分层型水库型水库,其坝前水温沿垂向产生明显的水温分层现的水温结构受到进水口的位置、高程,水库调库及1象,库底水温与库面水温相差很大,有时坝前水温差年中水文气象条件等的影响。值可达10~20。如果水库取水口在库底或水由于分层型水库水温变化将直接对水库下游生下较深处,则库水下泄时,其底部的低温水会对水库态环境造成影响,因此,分层型水库的垂向水温分布下游的水生生态产生一定的影响。此外,水库蓄水规律是本文研究的重点。能引起出流溶氧含量季节性下降,这些因素都不利2水库水温数学模型于鱼类生存。因此,研究水库水温结
4、构、库内水温在垂向的分布规律,预测下泄水温变化,是一项很有价21国内外研究概况值、很有意义的工作。建立水库水温数学模型,研究水库水温分布及变化规律,是一项省时、省力、省费用的有效模拟方1水库水温分布特性法。随着计算机的发展,计算技术的深入,运用质量对于整个水库而言,由于水库几何形状、气象及平衡和热量平衡原理建立数学模型,并考虑对流、日水文条件的差异,库区水温受表面热交换、入流、出照、蒸发和传导效应,进行深水水库水温分层模型的流、扩散、对流、风等因素的影响,决定了水库水温的研究,已经取得了一些满意的结果。变化。水库水温结构根据水库规模和库内水流急缓国外自60年代起就开始了这方面的研究工作,
5、的关系,大致可分为分层型和混合型两种。在水库水温的数学模拟方面取得了较多的成果。其分层型水库出现在对水库规模而言库内水流较发展过程、成果及有关重要文献见文献[1]。美国麻[2]缓的大型水库,一年四季库内水温结构变化大。春省理工学院的Haber和Harleman提出了深分层蓄季,随着气温和太阳辐射量的增高,水库表层水变水体温度等变化的一维数学模型:MIT模型;80年代暖,使水库上层的水温上升。夏季,水库上层形成稳以来,一系列的水温模型在冷却湖系统和水库水质作者简介:叶闽(1956),女,福建罗源人,高级工程师,主要从事河流污染水力学、河流水质模型及大型水利工程环境影响评价工作。!19!研究
6、等方面得到了应用。T(z,t)t=0=T0除上述一维模型外,从70年代以来,国外在水即起始时的垂向水温分布。库和湖泊的水温水质研究中,还建立了二维和三维边界条件包括水面边界条件和库底边界条件,模型。其中垂向均匀的(平面)二维模型已相当成水库底部假设无热交换,即:熟;横向均匀的二维模型也已提出,它可弥补一维垂Tz=z=0向模型的不足,但实际应用尚少;三维模型在大型湖tb泊的研究中也开始应用。式中:zb表示库底高程。我国从50年代中期开始进行水库水温观测,60水面边界的热交换为:单位时间内经单位面积从年代进行过水库水温特性的分析研究工作。70年水体内部传导到表面的热量应等于水体净吸收的热代以来
7、,为解决生产实际问题,国内提出了许多经验通量n。这个热通量是吸收的太阳辐射热、大气辐性水库水温的估算方法,并在生产中得到了广泛的射热,减去因水面蒸发、辐射积热等原因损失的热量。应用。Tnz=z=(2)zsch对于水库水温数学模型的建立和应用,近20年来,我国各有关单位已相继开展了研究。中国水利方程中热通量、入流、出流等因素确定见文献[3],本水电科学研究院冷却水所1981年引进美国通用水
