[发明专利]一种狭长河道型水库全生命周期温度场研究方法

摘要

一种狭长河道型水库全生命周期温度场研究方法，其包括：(1)判别所测水库是否属于高坝狭长河道型水库，是则执行步骤(2)，否则执行步骤(7)；(2)建立准三维计算网格模型，所建模型反映实际库容、水位、河道偏转角信息；(3)分析实地监测资料，处理四种类型边界条件，准备计算文件；(4)利用实测来流流量、来流温度、气象数据及坝前水温实测值数据对蓄水阶段、水体初步稳定阶段和长期运行阶段的水动力学参数进行反演，确定不同阶段的参数；(5)通过有限元建模方法，根据流固耦合的思路分析底部淤积部分的温度场；(6)得到不同位置的温度值，预测以下四种情况：调度工况预测、极端工况预测、短期预测和长期预测；(7)结束。

主权项

1.一种狭长河道型水库全生命周期温度场研究方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)判别所测水库是否属于高坝狭长河道型水库，是则执行步骤(2)，否则执行步骤(7)；(2)根据河道地形资料建立能反映库区长度、河道宽度和深度且能够满足有限差分方法计算需要的准三维计算网格模型，同时所建模型要真实反映实际库容、水位、河道偏转角信息；(3)分析实地监测资料，处理四种类型边界条件，准备计算文件；(4)利用实测来流流量、来流温度、气象数据及坝前水温实测值数据对蓄水阶段、水体初步稳定阶段和长期运行阶段的水动力学参数进行反演，确定不同阶段应选取的参数；(5)通过有限元建模方法，根据流固耦合的思路分析底部堆渣淤积部分的温度场；(6)得到整个库区温度时空分布结果，分析不同阶段演化规律，并根据调度运行安排进行反馈仿真并预测未来水温变化情况，预测以下四种情况：调度工况预测、极端工况预测、短期预测和长期预测；(7)结束；所述步骤(3)中四种类型边界分别是上游来流边界、大坝边界、水面边界和底部边界，各类边界条件的处理方法分别为：上游入流边界的表达式为公式(3)‑(4)其中，B为河道宽度，x为水平沿河向的方向，U1为边界水平流速、W1为边界垂向流速；大坝边界的表达式为公式(5)Qout＝αΔhβHγ    (5)其中，α、β、γ为经验系数，Δh为水面与取水口之间的高程差，H表示电站引水口开度；水面边界的表达式为公式(6)Hs＝S+L+B+E+C    (6)其中，短波太阳辐射S表示为公式(7)β为水面吸收系数，φsc为晴天无云层遮蔽时的太阳辐射能，根据经纬度自动计算；cc为天空被云遮盖的百分数，通过实际的云量换算，对于气象资料不足的地区，根据经验公式计算；短波除作用在表面之外，还穿透水体被吸收，沿水深方向的表示为公式(8)S(z)＝(1‑β)S×e‑ηz   (8)其中，η为消光系数；长波辐射水面吸收的大气辐射能L表示为公式(9)ε为大气平均辐射能，σ为Stefen‑Boltzmann常数，Ta为空气温度；水体表面逆辐射B通过公式(10)计算B＝εσ(Ta+273)4   (10)蒸发散热E表示为公式(11)E＝f(W)(es‑ea)   (11)f(W)为蒸发风速影响函数，是关于风速W的函数，es为饱和蒸汽压，ea为大气蒸汽压；表面与空气之间的热交换C表达为公式(12)C＝cf(W)(Ts‑Ta)    (12)Ts为水表面温度，c为Bowen系数；底部边界的表达式为公式(13)HB＝KB(TB‑TW)    (13)KB为热交换系数，调整范围根据实际情况确定，TB为底部岩基温度，TW为底部水体温度。