水库水温计算方法综述
水库水温计算方法探讨 蒋红
水库水温计算方法探讨蒋红国家电力公司成都勘测设计研究院成都610072一、计算方法介绍预测水库水温分布的方法较多，按其性质，可划分为经验法和数学模型法两大类。
1.1 经验法70年代以来，为了解决生产实际问题，国内提出了许多经验性水温估算方法。
这些方法都是在综合分析国内外水库实测资料的基础上提出的，具有简单实用的优点。
其中水电部东北勘测设计院张大发和水科院朱伯芳提出的方法分别编入水文计算规范和混凝土拱坝设计规范。
1993年中南勘测设计院《水工建筑物荷载设计规范》编制组和水利水电科学研究院结构材料所，在朱伯芳提出方法的基础上，利用数理统计原理进行统计分析，并按最小二乘法原理拟合得出了一套计算公式(即水库水温的统计分析公式)。
三种经验法的计算公式如下：1.1.1 东勘院法计算公式为：式中，T y―水深y处的月平均水温；T o―月平均库表水温；T b―月平均库底水温；m―月份。
该项成果是在综合国内水库实测水温资料的基础上提出的，用于水库的水温预测，应用非常简便，只需已知各月的库表库底水温就可计算出各月的垂向水温分布。
库底库表水温可由气温水温相关法或纬度水温相关法推算。
在计算中考虑分层型水库库底水温不变的特点，提出两套库底水温与纬度的相关曲线。
限于篇幅有限，各相关曲线详见文献［1］。
1.1.2 朱伯芳法该方法以国内外15座水库实测水温资料为基础，总结归纳出水库水温的周期性变化规律，并通过余弦函数进行模拟。
计算公式为：式中，T(y,t)―任意深度y、t月的水温；T m(y)―任意深度y的年平均水温；A(y)――库底水温；b―库表水温；H―水任意深度y的水温变幅；ε―水温相位差；Td库深度，ω为温度变化频率，ω=(2π)/(P)，P为温度变化周期(12个月)。
对于一般项目，在工程设计中各项参数的取值为α=0.040，β=0.018，γ= 0.085，d=2/^15,f=1/^30。
库表和库底水温均可由气温确定，因此该项成果应用简便，只要已知库区多年平均气温资料及水库水位就可计算出各月的垂向水温分布。
两种常用经验公式法计算水库水温效果比较研究
两种常用经验公式法计算水库水温效果比较研究颜剑波;楚凯锋;张德见;李璜【摘要】大中型水电水利工程建设引起的低温水下泄问题是主要的生态问题之一.目前水库水温计算有经验公式法和数学模型法两大类.指数函数法和余弦函数法是目前水库水温计算两种常用的经验公式方法,也是现有规范推荐的方法.选取了我国11个不同类型的代表性水库,利用实测资料分析研究了两种方法在计算水库水温精度的差异.通过比较研究,笔者建议在有较好的类比水库资料时采用指数函数法,否则建议采用余弦函数法.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2015(034)006【总页数】6页(P117-122)【关键词】水库水温计算;经验公式法;指数函数法;余弦函数法【作者】颜剑波;楚凯锋;张德见;李璜【作者单位】中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,长沙410014;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,长沙410014;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,长沙410014;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,长沙410014【正文语种】中文【中图分类】X524水电水利工程特别是大中型水电水利工程建成后，水库在沿水深方向上呈现出有规律的水温分层，大致表现为：冬季库区趋于等温分布，下泄水温较天然情况高；春、夏季库表水温高，库底水温低，下泄水温较天然情况低。
下泄低温水可对鱼类造成突出的不利影响。
水温变冷，水体的溶氧量和水化学成分将发生变化，影响鱼类和饵料生物的衍生，致使鱼类区系组成发生变化。
下泄低温水将使鱼类产卵季节推迟、影响鱼卵孵化甚至造成不产卵。
下泄低温水还会降低鱼类新陈代谢的能力，使鱼生长缓慢。
水温低、饵料生物生长缓慢，将直接影响鱼类的生长、育肥和越冬。
低温水会对农作物产生“冷害”影响，造成减产甚至绝产。
原国家环境保护总局2005年12月在北京召开了水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会，会议形成的“关于印发水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会会议纪要的函”(环办函〔2006〕11号)提出关于水库水温的计算主要有：东勘院计算方法(本文中称指数函数法)、中国水科院方法(本文中称余弦函数法)等经验法，以及垂向一维模型、立面二维模型和三维模型等数学模拟法。
南瓜坪水库水温计算及其对下游河道水温的影响分析
南瓜坪水库水温计算及其对下游河道水温的影响分析王明怀（云南省水文水资源局丽江分局，云南丽江 674100）摘要：南瓜坪水库的建设导致河流水体性质发生改变，长期滞留在库内的水与大气之间的热量交换引起水温变化，导致水库整体的水温结构将发生变化。
本文通过对南瓜坪水库建设后水温的垂向变化和延程变化趋势进行分析，对水库兴建后水温对下游农田灌溉的影响进行了分析评价。
关键词：水库水温分析评价1 引言南瓜坪电站通过修建水库蓄水带来了发电、灌溉、防洪等综合效益，然而水库蓄水的同时，也引起了河流水文、泥沙、地貌、生态等各方面的环境影响。
水温是水质因素的一个重要变量，水温的变化会给库区及下游河道的水质、水生生物的生长及工农业生产带来一系列的影响，并且对水工坝体温度应力分析、施工温控设计、继电机组冷却等也有重要影响。
因南瓜坪水库下游的团结大沟是永胜县三川镇农业灌溉的主要水源工程，三川镇又是丽江市粮食主产区，本文通过南瓜坪水库水温分布、水库泄水温度状况及坝下游河道水温沿程变化的预测分析。
结合灌区工程布置及灌溉农田的基本情况，评价水库兴建后对下游农田灌溉的影响。
2 工程概况为充分开发和利用五郎河流域水资源，根据《云南省丽江市五郎河流域规划》，拟对五郎河流域实行“三库十电站”梯级开发，南瓜坪电站是流域梯级开发中的一级，工程以发电为主要开发目的、兼顾灌溉。
电站装机容量33MW，水库正常水位2250m，总库容2668万m3，调节库容1656万m3，灌溉面积为5.16万亩，灌溉用水量4956万m3。
枢纽工程位于丽江市宁蒗县南部战河乡南瓜坪村，水库坝址处东经100°48′08″，北纬26°54′42″。
南瓜坪水库位于五郎河上段碧源河，电站下游500m为规划的干布河电站，距离宁蒗县战河乡20km，距离永胜县三川镇km。
南瓜坪水库水系图见图1。
团结大沟为流域内已经建成的较大引水工程，位于南瓜坪水库下游约25km。
团结大沟于1973年全线贯通，控制灌溉面积5.16万亩，引水渠从永胜县光华乡水井村取水，流经光华、金官、梁官，全长51.7km。
水库水文计算全过程
2水文2.1流域概况××水库位于××西南方向，坝址高程1760m，径流面积0.78km2，主河长1.6km，平均坡降为88‰，流域平均高程1880m，径流量条形状。
××水库属珠江水系西洋江流域源头支流，地处珠江流域与红河流域的分水岭上。
河流自北向南，在坝址下游500m向西转，进入溶洞，流入其龙得河，又通过地下暗河进入头河，汇入西洋江，流域水系分布详见《××水库水系图》。
××水库流域地处中低山区，森林种类较多，主要分布有灌木、杂草、杉木等植物，目前，森林林植被完好，覆盖率在80%以上，径流内有少量的泉点出露，来水主要靠地表径流。
2.2气象特性西洋江流域属中亚热带高原季风气候区。
夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响，5～10间湿热多雨，水量充沛，其降水量占年降水量的85%左右，此期间又多集中在6—8月，占全年降水量的50%左右。
冬季，受周围山脉作屏障作用，阻滞北方冷空气的入侵，使本流域干燥，凉爽少雨（11—4月），据××县象站资料统计，多年平均降水量为1046.00mm，蒸发量（d=20m）为1637.6mm，多年平均气温为16.7℃，极高最高气温为36.7℃，最低为-5.5℃。
多年无霜期为306天，雨季相对湿率82%，绝对浊率19.9hp a，旱季相对湿度76%，绝页脚内容22对湿度10.8hp a。
以上结果表明，流域具有气候温和，降水量年际变化小，年内分配均匀，集中程度高，干湿分明的特点。
该气候特点决定了径流由降水补给，径流与降水规律一致。
2.3年径流分析拟建的××水库坝址附近属无测水文气象资料地区，水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点，采用查径流深等直线图和移用西洋街（二）站径流模数两种方法分析，再作综合论证后取值。
2.3.1移西洋街（二）站径流模数法西洋街（二）站属国家基本水文站，观测内客有水位、流量、降水、蒸发，观制面积2473km2。
水库水文计算全过程
2水文流域概况××水库位于××西南方向,坝址高程1760m,径流面积0.78km2,主河长1.6km,平均坡降为88‰,流域平均高程1880m,径流量条形状;××水库属珠江水系西洋江流域源头支流,地处珠江流域与红河流域的分水岭上;河流自北向南,在坝址下游500m向西转,进入溶洞,流入其龙得河,又通过地下暗河进入头河,汇入西洋江,流域水系分布详见××水库水系图;××水库流域地处中低山区,森林种类较多,主要分布有灌木、杂草、杉木等植物,目前,森林林植被完好,覆盖率在80%以上,径流内有少量的泉点出露,来水主要靠地表径流;气象特性西洋江流域属中亚热带高原季风气候区;夏季受东南太平洋和孟加拉湾暖湿气流影响,5～10间湿热多雨,水量充沛,其降水量占年降水量的85%左右,此期间又多集中在6—8月,占全年降水量的50%左右;冬季,受周围山脉作屏障作用,阻滞北方冷空气的入侵,使本流域干燥,凉爽少雨11—4月,据××县象站资料统计,多年平均降水量为1046.00mm,蒸发量d=20m为1637.6mm,多年平均气温为16.7℃,极高最高气温为36.7℃,最低为-5.5℃;多年无霜期为306天,雨季相对湿率82%,绝对浊率,旱季相对湿度76%,绝对湿度;以上结果表明,流域具有气候温和,降水量年际变化小,年内分配均匀,集中程度高,干湿分明的特点;该气候特点决定了径流由降水补给,径流与降水规律一致;年径流分析拟建的××水库坝址附近属无测水文气象资料地区,水库设计年径流量根据其地理位置及气候成固相似性的特点,采用查径流深等直线图和移用西洋街二站径流模数两种方法分析,再作综合论证后取值;移西洋街二站径流模数法西洋街二站属国家基本水文站,观测内客有水位、流量、降水、蒸发,观制面积2473km2;该站有1964—2001年的流量统计系列,且该系列已具有一定的代表性,统计年限满足规范要求,用适线法将该径流系列进行频率计算,矩法初估参数,取倍比系数C5=,计算结果如表2-1由表2-1计算离势系数C V ： C V =1)1(221--∑=n k n i =则西洋街二站径流量统计参数如表2-2;表2-2××水库位于西洋街二 站的源头支流上,直线距离50km,虽然××水库控制面积远小于西洋街二站的控制面积,但彼此间为同一个流域,具有相同的气候条件,帮移用径流模数计算年径流量：×=万m3各种频率的年径流量如表2-3;量流（M3/S.月）重现期（年）频率（%）西洋街（二）站年径流量频率曲线图均值（Qo）:411.00（倍比）Cs/Cv=2.5采用值:Cv=0.330Cs/Cv=2.5均值（Qo）:411.03优选值：Cv=0.359995908070503020105.01.00.100.0120040060080010001200140016001800200010020105251020100100010000查径流深等直线图查××水文站1981年9月编制的××水文图集得××水库片区年降水量为1030mm,根据1995年编制的××水资源调查及水利区划成果报告可知,陆面蒸发量为600～770mm之间,××水库海拔较高,陆面蒸发取600mm,则由水量平衡公式得：径流深：1030-600=430mm径流模数：430×=43万m3/km2水库年径流量：43×=万m3查××水文图集得,水库坝址处降水变差系数C V=,偏差系数C S=2C V,则各种频率的年径流量如表2-3;表2-3由表2-3法可知,两种方法计算的多年平均径流量相近,只出入万m3;变差系数C V的取值也比较相近;为更合理取值,综合各因素,取用两种方法的平均值,则××水库年径流量如表2-4：表2-4设计年径流分配××水库无任何实测的水文资料,设计年径流分配移用西洋街二站典型年的分配,近同倍比法进行分配到月;在西洋街二站径流系列中分析选取1970-1971年作丰水年P=12,1976-1977年为平水年P=48,1980-1981年为枯水年P=87,则××水库年径流分配如表2-5：表2-5地下水径流量水库库区内有少量的地下泉点补给常年不断;本年11月8日测得流量为为s,12月1日测得流量为 m3/s;通过对碗厂村的几位老人的了解,通过他们对各时段的介绍,折算后得出各月的径流量如表2-6;表2-6××水库设计规模为小2型蓄水工程,年径流设计保证率取用P=75%,由该水库年径流量总分配如表2-7;表2-7水库蒸发××水库与××气候站同处于西洋江流域,两地均处于西洋江流域的分水岭上,两地相距直线距离34.5km,两地海拔高程虽然出入较大,但属同一个流域,有相同的气候条件,故水面蒸发量移用××气候站实测的蒸发量进行分析;该站有1954年至2002年的水面蒸发统计系列,用适线法将该系列频率计算,矩法估参数,点线配合情况见图;取C S=2C V;得均值为1637.61mm,C V=,各频率蒸发量如表2-8;频率（%）重现期（年）均值（Qo）:1646.15采用值:Cv=0.080Cs/Cv=2.0优选值：Cv=0.08均值（Qo）:1646.20（倍比）Cs/Cv=2.0流量（mm）100001000100201052510201004000360032002800240020001600120080040000.010.101.05.0102030507080909599广南（气）站年蒸发量（d=20cm(频率曲线图表2-8××水库设计规模为小2型水库工程,水面蒸发采用与径流量对应的保证率,选用P=75%,水面蒸发分配直接采用对应的年内分配,结果如表2-9;表2-9水库泥沙计算××水库及下游的西洋街二站均未进行悬段质泥沙观测,水库泥沙计算按正常运行年限的沉积泥沙估算：V d =N ·r rF =万m 3 取万m 3N —水库正常运行年限,取30年；r —平均侵蚀模数;库区土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主,但库区植被好,植被率在80%左右,查土壤侵蚀强度分级标准得,轻度侵蚀的侵蚀模数为800T/km 2；F —水库径流面积； r 0—沉积物的容重,取m 3;渗漏损失坝轴区基底基岩均为灰白色厚层石英砂岩泥质粉矿岩、微弱含水层,岩层产状倾向上游,地层防渗性能好,无构造影响和不利组成;故库盆内不会有漏水现象有在,渗漏损失按中等地质条件,采用时段平均库容的1%计算;洪水计算××水库无实测的洪水资料,洪水计算根据××1994编制的××省暴雨洪水查算实用手册进行计算;、基本情况××水库径流面积F=0.78km2,主河长L=1.6km,河床平均坡降i=;水库洪水由库区径流的暴雨所形成,洪水与暴雨同频率;、洪水标准××水库主体工程为浆砌石坝,根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL－2000规定,工程等级为五等,设计洪水标准为20年一遇p=5%,校核洪水标准为200年一遇p=%;、设计暴雨计算1、设计暴雨历时、时段根据××省暴雨特点,设计暴雨历时取24h,时段△t取1h;查图暴雨等值图将径流集雨中心各种历时的统计参数值列于表2-9-1,并列出各种频率的设计点暴雨量;设计点暴雨量计算表2、计算点设计暴雨量的递增指数值,列于表2-9-2;H6p H24pN2p=—— N2p=——H1p H6p点设计暴雨量递增指数值其它历时点暴雨计算如下：H2－5=5%=H24p×4－N3p×6－N2p×t N2pH2－5=%=H24p×4－N3p×6－N2p×t N2pH7－23=5%=H24p×24－N3p×t N2pH7－23=%=H24p×24－N3p×t N2p3、进行的暴雨历时的a F1t值计算查××省暴雨区划图得,水库位于暴雨第十区,由××省分区综合时～面～关系表进行径流面积为0.78km2的各时段的a Ft值,见表2-9-3;4、按××省一日暴雨分区雨型表的十区排列次序,将H面t值排列下表2-9-4——2-9-5;二十年一遇暴雨净雨过程计算表2-9-4二百年一遇暴雨净雨过程计算产流计算1、确定产流渗数值查××省暴雨洪水查算手册的附图产流参数分区图可知,该工程的综合产流参数分别为：Wm=100mm,W T=82mm,Fc=2.2mm/h,E=3mm,△R=10mm;2、1h逐时段雨量计算,计算过程如表;汇流计算1、汇流系数与雨强的计算及取值;查汇流系数数分区图得：Cm=、Cn=;由表可算出,P=5%的最大3h净雨强度为60mm,P=%的最大3h净雨强度为,均超过非线性,经全省分析、设计、校核标准主净雨强度取值的规定：3h净雨强度取10mm;2、纳希瞬时单位线参数n、k值计算B=F/L2==M1=·J－·B－·i/10－=× =n==× 6013、时段单位线计算1由n、k值查St曲线查用表,将t/k、St分别列于表,并计算th值;表2-9-62由表2-9-6的计算结果绘制St曲线图;S(t)曲线3由St曲线图从t=0起,每隔1h读取St值,填入表2～9～10,按公式q=10F/计算出水库河流1h10mm时段单位线q列于表2-9-7;4、推求洪水过程1采用以下公式,由设计净雨和时段单位线推求设计洪水地表流量过程线;Q11－i=q i R1/10Q12－i=q i R2/10· ·· ·· ·· ·· ·· ·Q1m－i=q i R m/102基流流量计算根据水库径流区的地理位置,查最大基流量分布图,计算水库坝址断面的基流量;Q基=÷100×F=s3潜流流量计算潜流流量采用等腰三角形回加法,地表洪水起涨点潜流流量为零,第一时段为△Q潜,到地表径流终止点为三角形顶点,出现潜流洪峰流量Q潜m,此后递减;具体按以下公式进行计算：Q潜m=Σfc·F/t为地表洪水过程历时P=5%,Q潜m=××9=Q潜=Q潜m/t－1=P=%,Q潜m=××13=Q潜=Q潜m/t－1=××水库P=5%与P=%设计洪水计算成果列于表2-9-8——2-9-9,峰量值列于表2-9-10P=5%洪水过程计算表P=%洪水过程计算表表2-9-9表2-9-104绘制设计洪水过程线图012345367洪水过程线。
库水温分布计算与分析
最大坝高 ９４ ００ｍꎬ 正常蓄水位 ６４６ ００ｍꎬ 死水位
的是东勘院方法( 收录于« 水利水电工程水文计算
规范» ) 和朱伯芳方法( 收录于« 混凝土拱坝设计规
６２０ ００ｍꎮ 图 １ 为 ＳＫ 水库上游立视图ꎮ
范» ) ꎮ 经验公式法具有简单实用和参数少的优点ꎬ
２ １ ２ ＳＫ 水库温度计布置原则
ＳＫ 水库大坝在典型坝段(６ ＃ 、 ９ ＃ 、 １３ ＃ 坝段) 上
但是该方法是基于实测的水温数据进行数理统计分
时统计的水库样本空间有限ꎬ 不能真实地反映所有
游面布置 ３７ 支温度计( 差阻式传感器) 监测库水温ꎮ
水库的垂直向水温分布规律ꎬ 所以经验公式法具有
位置固定竖直方向的钢筋ꎬ 将温度计用土工布扎带
接影响大坝的基础温差和温控计算标准ꎬ 从而影响
２ 基本资料
混凝土大坝的温控防裂设计 [３￣５] ꎮ
２ １ ＳＫ 水库水温实测资料
目前我国水利工程设计中预测大坝库水温度分
２ １ １ ＳＫ 水库水简介
布的方法主要有: 经验公式和类比方法ꎮ
(１) 经验公式法 ꎮ 经验公式法是基于大量水库
ＳＫ 水库位于新疆布尔津地区与 ＱＢＴ 水库气温
３ 溧阳市水利局ꎬ 江苏 溧阳 ２１３３００ꎻ ４ 湖南省水利水电勘测设计研究总院ꎬ 湖南 长沙 ４１００００)
摘要: 水库的库水温是混凝土重力坝及拱坝重要的温度边界条件ꎬ 也是混凝土大坝在施工过程中温度应力分析和
混凝土拱坝运行期温控荷载计算的一个重要影响因素ꎮ 研究 ＱＢＴ 水库水温分布规律ꎬ 采用类比和经验公式方法
与钢筋捆绑在一起ꎬ 混凝土浇筑过程中在温度计附
收稿日期: ２０２０￣０９￣０２
作者简介: 田 野(１９８７ 年—) ꎬ 男ꎬ 工程师ꎮ
水库水温计算方法综述
水库水温计算方法综述摘要水库水温分层及其低温下泄水造成的“冷害”是水电工程建设生态环境影响的重点关注问题之一，水库水温研究对于库区的生态环境保护具有重要的现实意义。
本文介绍了主要的水库水温计算方法，回顾了国内外水温模型与软件的发展。
最后，指出了当前水库水温计算中存在的问题和不足，结合已有的研究成果对水温数学模型的应用前景和发展趋势进行了展望。
关键词：水库；水温；计算方法；数学模型ABSTRACTWater temperature stratification within reservoirs underflows and the “chilling injury”caused by the discharged low-temperature water flows pose one of the primary concern for both eco-environmental conservation and hydropower operation. It is therefore, study on impacts on eco-environmental from reservoirs underflows temperature appear to be practically useful. This paper mainly reviews the development in water temperature models and software in home and abroad, then examines the primary approaches for calculation of reservoir water temperature. Finally, the existing problems, application prospect and developing trend of thermal mathematical models are also pointed out.Key words:reservoir; water temperature; computing method; mathematical model检索策略[检索策略]:1)检索数据库：CNKI数据库、万方数据库、维普数据库、SCI数据库。
规范推荐的水库水温经验预测方法比选研究
&
结
论
根据上述分析比较， 规范中提供水温经验预测 方法是根据特定水库水温资料拟定的相关关系， 在 推广移植使用时均存在不同程度误差。 % " 东勘院法对丹江口水库的库底水温计算误 差很大， 最大绝对误差达到 -*%) ； 而对二滩水库的 计算结果稍好， 最大绝对误差达到 "*$) 。水库所 在纬度对该方法的影响较大。 !" 朱伯芳法对二滩水库垂向水温的总体模拟 精度较差， 对漫湾水库 ! 月份模拟精度较好。因为 漫湾水库是过渡型水库， 二滩水库为分层型水库， 因 ・ #$ ・
第 !" 卷第 # 期 !$%% 年 & 月
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规范推荐的水库水温经验预测方法比选研究
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水库水温计算方法综述摘要水库水温分层及其低温下泄水造成的“冷害”是水电工程建设生态环境影响的重点关注问题之一，水库水温研究对于库区的生态环境保护具有重要的现实意义。
本文介绍了主要的水库水温计算方法，回顾了国内外水温模型与软件的发展。
最后，指出了当前水库水温计算中存在的问题和不足，结合已有的研究成果对水温数学模型的应用前景和发展趋势进行了展望。
关键词：水库；水温；计算方法；数学模型ABSTRACTWater temperature stratification within reservoirs underflows and the “chilling injury”caused by the discharged low-temperature water flows pose one of the primary concern for both eco-environmental conservation and hydropower operation. It is therefore, study on impacts on eco-environmental from reservoirs underflows temperature appear to be practically useful. This paper mainly reviews the development in water temperature models and software in home and abroad, then examines the primary approaches for calculation of reservoir water temperature. Finally, the existing problems, application prospect and developing trend of thermal mathematical models are also pointed out.Key words:reservoir; water temperature; computing method; mathematical model检索策略[检索策略]:1)检索数据库：CNKI数据库、万方数据库、维普数据库、SCI数据库。
2)检索词：水库（reservoir）、水温(temperature )、综述（review）3) 检索式：检索式一：发表时间between(2000,2012) * (题名=水库 * 题名=水温) (精确匹配)。
检索式二：题名=水库水温 *题名=综述(精确匹配)。
4）检索结果：检索式一检索结果CNKI数据库：期刊论文(109) 学位论文(20) 会议论文(3) 外文会议(1) 万方数据库：期刊论文(99) 学位论文(22) 会议论文(15)维普数据库：期刊论文(102) 学位论文(22) 会议论文(4)SCI数据库：期刊(26)。
检索式二检索结果CNKI数据库：期刊论文(4)万方数据库：期刊论文(3)维普数据库：期刊论文(3)SCI数据库：期刊论文(1)目录1 水库水温分层现象 (1)2 国内外水库水温研究方法 (1)2．1 经验法 (1)2．2 数值模拟法 (2)2．3 物理模型法 (3)2．4 类比法 (3)2．5 热量平衡法 (4)2．6 水热力学法 (4)3 水库水温预测软件运用 (4)4 结论与展望 (5)参考文献 (6)1 水库水温分层现象在河流上修建大坝形成水库,水库蓄水后带来了发电、防洪、灌溉、航运、旅游等综合效益,但同时由于水库蓄水,将改变库区及大坝下游河段的水文情势和水环境状况,水温是水质因素的一个重要变量,在确定其他水质指标的过程中往往与水温有关。
而水温的变化,对库区及下游河段的水生生物、农田灌溉、和生活用水等将产生重大影响,并且对水工坝体温度应力分析、施工温控设计、继电机组冷却等也有重要影响。
水温不仅是水库水环境中的主要研究内容,也在水库的规划设计和运用管理中起着重要作用。
一方面为了更好地发挥已建水库的功能,提高水库效益；另一方面为了更好地利用水资源,因此研究水库水温的变化规律,对于工程的环境保护和工程的建设及运行有重要意义[1]。
不同的湖泊和水库，水温垂向分层的差异是很大的，一般由强到弱划分为三种类型：分层型、过渡型和混合型。
分层型水库的水体上部温度竖向梯度大，称为温跃层或斜温层；在水体表面由于热对流和风吹掺混，水面附近的水体产生混合，水温趋于一致，这部分水体称为同温层或混合层；水库底部温度梯度小，称为滞温层。
但是到冬季则上下水温无明显差别，严寒地区甚至出现温度梯度逆转现象，上层接近于0℃，底层接近于4℃。
混合型无明显分层，上下水温均匀，竖向梯度小，年内水温变化却较大。
水库水温的影响因素主要有:①气温、辐射热；②天然来水、流量和含沙量；③泄水；④水库调节性能和水库水深[2]。
2 国内外水库水温研究方法目前，国内外对分层水库水温的研究方法主要有经验法，数值模型法，物理模型法，类比法等[3]。
2．1 经验法为了解决实际生产问题，国内提出了许多经验性水温估算方法，最有代表性的几种经验性公式有：水电部东北勘测设计研究院张大发和中国水科院朱伯芳提出的方法，以及中南勘测设计研究院《水工建筑物荷载设计规范》编制组和水利水电科学研究院结构材料所提出的统计公式。
东勘院法公式：b n x y b O Y T e T T T +-=-)()(其中：;351522m m n +=)1.01(37.2402m m m x ++= 式中，Ty 为水深y 处的月平均水温（℃）；To 为水库表面月平均水温（℃）；Tb 为水库底部月平均水温（℃），对于分层型水库各月库底水温与其年平均值相差很小，可用年平均值代替；y 为水深（m ）；m 为月份，1，2，3， (12)朱伯芳法公式：)1/()(fe -d ε)()()(T ε)(cos )()(04.004.0y)(-)(0)(m 0),(H H d y ay m t y e be T c e A y A e c b c y y A y T T ------===-+=--+=γβττω式中，T(y ，τ)为水深y 处在时间为τ时的温度（℃）；Tm(y)为水深y 处年平均温度（℃）；A(y)为水深y 处的温度年变幅（℃）；ε为水温与气温变化的相位差（月）；Td 为库底水温；b 为库表水温；H 为水库深度；ω＝2π/P 为温度变化的圆频率，其中P 为温度变化的周期(12个月)[4,5]。
2．2 数值模拟法美国和苏联在20世纪30年代开始了水温的监测分析工作，并在以后的发展过程中，在水温数学模型的建立和应用方面一直处于世界前列，苏联在现场试验方面做了大量的深入细致的工作，日本在水库低温水灌溉对水稻产量的影响及水库分层取水方面进行了很多研究。
70年代国外研究水库水温比较活跃[6,7]。
数值模拟法利用数值计算方法来模拟水流运动和温度传输系统。
水温模型研究最早始于20世纪60年代的美国，经历了垂向一维、立面二维、三维的发展过程。
垂向一维水温模型的代表为20世纪60年代末美国水资源工程公司(WRE)的Orlob 等提出的WRE 模型，以及麻省理工学院(MIT)的Huber 等提出的MIT 模型。
垂向一维水温模型假定水库垂向水温以等温水平面分布，能够综合考虑水库入流、出流、风的掺混及水面热交换对水库水温分层结构的影响，但忽略了流速、温度等变量在纵向上的变化，对于库区较长、纵向变化明显的水库并不适合。
立面二维水温模型的先河为1975年Edinger 等开发的LA RM ( laterally average reservoir model)模型，其后1986年美国陆军工兵团水道实验室( USACE-WES)基于LARM模型开发出立面二维水质和水温通用模型软件CE-QUAL-W2，是比较成熟的立面二维模型之一。
立面二维水温模型能较好地模拟出浮力流和温度分层特征在纵向上的形成和发展过程，适用于全库区大尺度范围研究水温特性及下泄水温过程，成为水库水温模拟的主流方法。
三维水温模型能够细致描述水库局部区域流速场和温度场的三维变化特征，20世纪90年代后随着国外计算流体力学通用软件( computational fluid dynamics, CFD) 的快速和业化发展，包括水温指标在内的环境水力学三维模拟商业软件也迅速发展，代表性软MIKE3、FLUENT、DELFT 3D等。
水库水温研究侧重分析整个库区范围内的水温分布及下泄水温过程，不追求局部水域水温变化的细节，国外三维模型的应用并不多。
水库水温模型具有理论严密、适用条件广泛的优点，但随着模型维数增多，需要准备和收集的资料也越多，模型也越复杂，而且对计算机的要求也越高。
数学模型法按照模型所包含的变量空间分布可分为零维、一维、二维、三维数学模型法。
自然界中任何水体在实际中都是三维的，水库水温也不例外，但是在处理某些具体问题时，在不影响结果精度的情况下，可以在一定假设基础上使用包含两个空间变量的二维模型或只含有一个空间变量的一维模型。
数学模型法相对其他方法更完善，可考虑天然来水温度、流量和含沙量，水库的运行方式以及泄水情况，水库的调节性能和水库深度的影响，水库水位的变化，水库几何形态等多方面的影响。
2．3 物理模型法为进行水利工程研究，根据相似原理，采用物理模型复演，或按流体力学理论运用数学手段模拟天然水流环境中波浪、水流等水力因素的运动状态的水力模型。
水力模型主要用于研究水动力因素同河岸、水工建筑物相互作用的规律，预测水利工程设施的实际效果和影响，论证工程方案的技术合理性和实施可能性。
它是研究水利工程的一种重要方法。
建立物理模型应按一定的相似条件，确定原型与模型各个物理量的比值（又称模型的比尺）。
水力模型相似条件，主要包括模型与原型的几何相似、运动相似、动力相似等3个方面。
国内，水库水温物理模型研究成果显著，高学平等（2009）[8]依据连续性方程、运动方程和能量方程，结合水库分层取水的流动特点，提出了水库水温模型相似关系。
在大型深水库，下泄水温预测方面取得良好效果[9]。
2．4 类比法选用水温分布已知的参证水库，来类比计算设计水库的水温垂向分布。
通常是按照两类比水库的库表水温比例，来预测计算设计水库的垂向水温。
类比法要求两类比水库具有地理位置相近、气候和气象条件接近、水库几何形态相似、水库运用方式基本相同等条件。
通常很难找到具有上述诸多相似条的类比水库。
因此该方法运用较少。
2．5 热量平衡法1931年由德维克（Deviko）提出了热量平衡法。