[發明專利]一種水庫壩前垂向水溫參混逆溫效應觀測方法及裝置

在審

• 申請號: 201610161013.6
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105698969A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 常理;王志光;魏浪;陳國柱;縱霄;王海磊;趙再興;李鑫;王火云;楊桃萍;唐忠波;張南波;范欣柯;張倩;張磊;周超
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01K13/02
• 分類號: G01K13/02;G01C13/00
• 代理公司: 貴陽派騰陽光知識產權代理事務所(普通合伙) 52110
• 代理人: 管寶偉

技術領域

本發明屬于水利水電工程水文觀測技術領域，具體是涉及一種水 庫壩前垂向水溫參混逆溫效應觀測方法及裝置。

背景技術

水利水電工程等攔河水工建筑物成庫后改變了水庫庫區的水文 情勢與水體環境，水庫既調蓄水量又儲存熱量，可能會導致水庫庫區 水體水溫出現分層現象。對于水溫分層型水庫，其壩前垂向水溫結構 總體來說可分為庫面的溫水層、庫中的斜溫層、庫下的冷水層三個部 分，水溫分層型水庫大多數的增暖和冷卻現象都在溫水層(溫變層) 進行，溫水層以下是溫度變化較迅速的斜溫層(溫躍層)，斜溫層以 下是熱量難以交換的冷水層(滯溫層)。

對于水溫分層型水庫，在夏季，水溫分層后形成了較為穩定的斜 溫層，壩前水域水體溫度在水平方向上保持不變，僅垂直方向存在變 化，而且由水溫引起的垂向密度梯度上下(下面水體重、上面水體輕) 很難產生滲混，形成了入流和出流的水平層流；根據我國大部分水溫 分層型水庫統計資料，其夏季庫面溫水層和庫下冷水層溫差可達 15～20℃。

在秋季，水溫分層型水庫表層水溫度降低，密度增加，庫面水下 沉，產生對流現象，進入對流期，這樣入流和出流的流動，再加上來 水的均勻滲混，使庫水溫達到了均勻分布。

在冬季，水溫分層型水庫壩前表層水體水溫基本處于均勻分布， 部分水溫分層型水庫還可能會形成表面冰蓋，冰蓋下面是4℃的水， 形成冬季壩前水體逆溫分層分布。

春季來臨后，水庫上層熱量的輸入大于支出，使水庫表面溫度升 高，接近4℃時，會發生上下水層之間的水量交換，如遇有強風，則 全深度的水達到均勻密度分布，水庫水溫也均勻分布。

隨著次年夏季的來臨，水庫表面溫度升高，由于外力影響，熱量 向較深層傳遞，在表面形成暖而輕的水層，冷而重的水分布在庫底， 如果混合不能充分補償這種溫度和密度的垂直分布，則形成夏季水庫 水溫分層結構。這種水溫分層型水庫多出現在規模較大，并且水流較 慢的大型水庫。

目前，我國水溫分層型水庫壩前水域不同季節的垂向水溫結構參 混逆溫動態變化規律的機理研究很少，尤其是針對水溫分層水庫壩前 垂向水溫參混逆溫效應觀測研究，更是處于空白階段，水溫分層水庫 壩前垂向水溫參混逆溫效應觀測的技術方法與要求缺乏相關導則或 規范的有效統一，觀測成果質量普遍存在系統性、代表性、可靠性不 強等問題，對提高我國河流、水庫等水體水溫變化規律數學模型研究、 經驗公式改進及其計算軟件開發等工作的參考意義不大，不能很好的 指導水利水電工程環境影響系統研究工作的科學開展。

因此，如何開展水溫分層水庫壩前垂向水溫參混逆溫效應觀測， 研究水溫分層型水庫壩前水域不同季節的垂向水溫結構參混逆溫變 化規律的影響機理，并為進行相關環境影響的系統研究作好技術支 撐，是十分必要的。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種水庫壩前垂向水溫參混逆溫 效應觀測方法及裝置。根據水溫分層型水庫壩前水域不同季節的垂向 水溫結構參混逆溫動態變化規律情況，對水溫分層水庫壩前垂向水溫 參混逆溫效應觀測方法作出要求，以提高水溫分層水庫壩前垂向水溫 參混逆溫效應觀測工作技術水平及成果質量，從而克服了現有技術的 不足。

本發明是通過如下技術方案予以實現的。

一種水庫壩前垂向水溫參混逆溫效應觀測方法，該方法是根據水 溫分層型水庫壩前水域不同季節的垂向水溫結構參混逆溫動態變化 實際，提出了水溫分層水庫壩前垂向水溫參混逆溫動態變化的觀測垂 線布設、垂線測點布設以及觀測工作周期安排；

所述水溫分層水庫壩前垂向水溫參混逆溫動態變化的觀測垂線 布設，是指在水溫分層型水庫壩前水域一定范圍布設若干壩前垂向水 溫參混逆溫動態變化觀測垂線，以觀測壩前水域不同季節的垂向水溫 結構參混逆溫動態變化情況；

所述水溫分層水庫壩前垂向水溫參混逆溫動態變化的垂線測點 布設，是指根據壩前水域水深及觀測工作精度要求，在布設的壩前垂 向水溫參混逆溫動態變化觀測垂線上采取自動觀測、人工觀測或自動 觀測加人工觀測的方式，以觀測壩前水域不同季節的垂向水溫結構參 混逆溫動態變化情況；