[发明专利]一种水库坝下河道水温分布测算方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利技术领域，具体说是一种水库坝下河道水温分布测算方法。

背景技术

河流水温是流域气象条件、河道形态、补给类型等因素的综合反映，天然河流水温与水循环、季节更替等保持动态变化。河流建设水库后（主要是大型水库），河道形态由连续蜿蜒形态变为阻隔的湖库形态，库水水温分层使下泄至坝下河道的水温随之改变，如何确定一个合理的水温下泄范围，使坝下河道中生态敏感区域的水温尽可能接近天然情况，需要对多种水温和流量（水温和流量相关）下泄方案进行测算，以确定对坝下生态敏感区域的实际效果。

当前河道水温计算方法分为两类：一类是经验公式方法，该类方法应用简便，但并不是基于水温变化的内在机理提出的，预测的可靠性不高，一般用于一些小型河流的水温计算；另一类是数值模拟方法，借助数学方程来计算水动力学过程，并将风力、气温等因素进行计算，优点是结算精度较高，缺点是计算量较大、边界条件要求较高，需要掌握数值模拟技能的专门人员、软件和设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合气象和水文实测数据，对水库坝下河道沿程水温变化进行测算的水库坝下河道水温分布测算方法，可以为水库调度中对坝下河道的水温调控提供技术依据。

所述水库坝下河道水温分布测算方法，其特征是：按如下步骤进行：

第一步、确定所要测算的水库坝下河道的断面：

以水库坝下为第一个测算断面，其它断面分为两类，一类是支流汇入处、水文站点处、附近有气象站点处，另一类断面是河道沿程断面，间隔距离为按照河段平均流速一昼夜流程的整数倍；

第二步、确定干流和支流依据的水文站，采集相关的气象和水文数据；

第三步、对于无支流汇入河段的所述断面水温的预测计算：

式中，ΔT为水体流动一昼夜的变化温度，单位°C；为一昼夜水体从大气接收的总的净热通量，单位为J/(cm²·d)，其中d为取整数的天数；c为水的比热容，为常数4.2X10³J/(kg·℃)；H为分析河道的纵向平均水深，单位cm；M为水体密度，单位kg/cm³；

第四步、对于有支流汇入后河段的所述断面水温的修订计算：

Tf=T1Q1+T2Q2Q1+Q2]]>

并以此作为起始水温向下游演算，直至预设的终止断面；

式中，T_f为干流和支流汇流后的河道水温，单位°C；T₁、T₂分别为干流水温和支流水温，单位°C；Q₁，Q₂分别为干流流量和支流流量，单位m³/s，即立方米每秒。

为保证预测准确度，所预测的最末断面与起始断面的距离不超过平均流速7日的流程。

所述净热通量以下式计算：

式中，为水体从大气接收的总的净热通量，单位J/(cm²·d)；为辐射净热通量，J/(cm²·d)；为蒸发热通量，J/(cm²·d)；为传导热通量，J/(cm²·d)，以上d为取整数的天数；

其中，辐射净热通量以下式计算：

式中，I为入射的太阳短波辐射热通量，单位J/(cm2·d)；R_I为I被水面反射的部分，单位J/(cm2·d)；G为入射大气长波辐射热通量，单位J/(cm2·d)；R_G为G被水面反射的部分，单位J/(cm2·d)；S为由水面发出的长波辐射热通量，单位J/(cm2·d)，以上d为取整数的天数；

蒸发热通量以下式计算：