水库下游河道水温沿程分布的解析解及与其他方法的比较
上下游相应水位
上下游相应水位
上下游水位是指在一定水力学体系内，对流域或其他水力学体系来说，由连续起伏的河床或谷地划分出来的不同流域内的水位大小。
当河床上有河床水位降低或涨升，且河床底部水位发生变化时，上游水位也将发生变化。
而当河床上的水位变化时，下游的水位也会根据上游的水位情况而发生变化。
上游水位是指河床上游的水位高度，也就是位于上游河床底部处的水位高度。
当上游水位上升时，将引起这一流域内河床上游部分的水位上升，这一流域内所有水位沿河床向下游方向移动时，上游部分的水位总是最高的，其他部分的水位则随着河床向下游移动而逐渐减少，因此上游水位也称最高水位。
下游水位是指河床下游部分的水位。
当上游水位变化时，由于这一流域内上游的水位是最高，而水位从上游向下游移动时，水位会逐渐降低，而流入大海或其他洪水、洪流时，水位最低的部分就是下游的水位，因此也称最低水位。
这两个水位都受到气象条件的影响，降水量和温度变化等环境因素及人类活动带来的土壤湿度、植被覆盖率变化等环境因素的变化会导致上下游水位的变化。
此外，水库的储备量也会影响上下游水位，当水库出水和入水量变化时，水位也会发生变化。
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。
水利课件第五章明渠恒定均匀流
工程应用前景展望
THANKS
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恒定均匀流的条件
在梯形明渠中，要实现恒定均匀流，同样需要满足水流连续性方程和能量守恒方程。
实例分析
通过给定的梯形明渠尺寸、糙率、流量等参数，可以计算出水深、流速、过水断面面积等水力要素，并分析水流特性。与矩形明渠相比，梯形明渠的水力计算更为复杂。
实例二：梯形明渠恒定均匀流
实例三：复杂形状明渠恒定均匀流
实验数据处理与分析方法
06
CHAPTER
明渠恒定均匀流在工程应用中的意义与价值
明渠恒定均匀流是水利工程中常见的流动状态，具有稳定的流动特性和水力要素。
在实际工程中，明渠恒定均匀流被广泛应用于渠道、堤防、水库等水利设施的规划、设计和运行中。
掌握明渠恒定均匀流的基本原理和计算方法，对于水利工程师来说具有重要意义。
明渠恒定均匀流特点
02
CHAPTER
明渠恒定均匀流基本方程
表示明渠中水流的质量守恒，即单位时间内流入和流出控制体的质量差等于控制体内质量的变化率。
A1v1=A2v2，其中A为过水断面面积，v为断面平均流速。
连续方程
连续性方程的表达形式
连续性方程的物理意义
动量方程的物理意义
表示明渠中水流的动量守恒，即单位时间内流入和流出控制体的动量差等于作用在控制体上的外力之和。
确定渠道底坡、糙率和横断面形状、尺寸等参数。
根据已知的水位或流量，利用水力学公式计算水面线。
绘制水面线图，表示不同位置的水面高程。
大型水库水温分层影响及防治措施
2 水库水温结构类型判别模式
目前常用的水库水温结构判别模式有 :入流与库
容比值法 (又称α法) 、密度佛汝德数法 、水面宽深比
法等. 其中α法最为简单实用 ,经部分水库的实测资
料检验 ,其预测结果基本符合实际.
(1)α指标法
目前 ,国内划分湖泊水库是否产生分层状态 ,一
般用该法作为判别标准 :
α=
第 31 卷 第 6 期 2009 年 12 月
三峡大学学报 (自然科学版) J of China Three Gorges Univ. (Nat ural Sciences)
Vol. 31 No . 6 Dec. 2009
大型水库水温分层影响及防治措施
王 煜 戴会超
(三峡大学 土木水电学院 , 湖北 宜昌 443002)
1 水库水温分层结构的形成
水库的修建使流水环境改变为静水环境 ,由此在 库区出现一系列物理 、化学及生物学现象的改变. 其 中最大的变化之一是水温结构的变化 ,而水温又很大 程度地决定着水库在物理 、化学及生物上的特性. 水 库的水温来自太阳辐射 ,并由大气与水面的接触 ,输送 至水中. 随着水库深度的增加 ,热量的吸收程度不同. 由于水的热传导性远较其它物质弱 ,所以在不考虑其 它因素的前提下 ,热量是不会传导至库中或水库很深 之处. 如果水库升温过程中 ,有风力的吹动 、一定的入 流水量 ,水库热表面的水可与深层的水混合 ,其混合 程度可决定水温的结构状况. 当然水库温度结构还与 水库的规模 、深度 、地理位置 、气候条件等因素有关.
根据水温结构 ,水库可分为分层型和混合型两类 水库. 在夏季 ,分层型水库的水温可分为 ,库面温水层 (温变层) ,水库大多数增暖和冷却都在温水层进行 ; 温水层以下是温度变化较迅速的斜温层 (温跃层) ;斜 温层以下是热量难以交换的冷水层 (滞温层) . 库面温 水层和库下冷水层的温度差可超过 15 ℃～20 ℃. 夏 季水温分层后 ,形成稳定的斜温层. 水温在水平方向 上保持不变 ,仅垂直方向变化. 而且由于水温引起的 垂直方向的密度梯度 ,上下很难产生渗混 ,往往形成 入流和出流的水平层流. 而在秋季以后 ,表层水温度 降低 ,密度增加 ,库面水下沉 ,产生对流现象 ,进入对 流期. 这样入流和出流的流动 ,再加上上库来水的均 匀渗混 ,使库水温达到了均匀分布. 冬季则可能形成 表面冰盖 ,而冰盖下面是 4 ℃的水 ,形成冬季逆温分 层. 春季来临 ,湖泊上层热量的输入大于支出 ,使表面 温度升高 ,接近 4 ℃时 ,会发生上下水层之间的水量 交换 ,如遇有强风 ,则全深度的水达到均匀的密度分 布 ,水库水温达到了均匀的分布. 随着夏季的来临 ,水 库表面温度升高 ,由于外力影响 ,热量向较深层传递 ,
由温度时序资料反演地下水流速的两种解析解及其比较
由温度时序资料反演地下水流速的两种解析解及其比较地下水流速是指地下水在单位时间内通过单位面积的速度。
为了反演地下水流速，可以利用温度时序资料进行分析和计算。
下面将介绍两种解析解方法来估算地下水流速，并对其进行比较。
方法一：瞬态温度解析解法这种方法利用地下水流动引起的温度变化，通过分析温度时序资料的变化来推断地下水流速。
根据传热学原理，地下水流速与温度变化的关系可以通过以下公式得到：v = (α * ΔT) / (ρ * c)其中，v是地下水流速，α是热扩散系数，ΔT是温度变化值，ρ是地下水的密度，c是地下水的比热容。
方法二：热平衡解析解法这种方法利用地下水流速引起的热平衡来推断地下水流速。
根据热平衡原理，地下水流速与热平衡时间的关系可以通过以下公式得到：v = (L^2) / (4 * α * τ)其中，v是地下水流速，L是地下水流动路径的长度，α是热扩散系数，τ是热平衡时间。
对比与比较：方法一适用于短时间范围内的温度变化，可以较准确地估算地下水流速。
但是它需要已知热扩散系数、温度变化值、地下水密度和比热容等参数，并且对数据的采集和处理要求较高。
方法二适用于长时间范围内的温度变化，可以较准确地估算地下水流速。
它只需要已知地下水流动路径长度、热扩散系数和热平衡时间等参数，对数据的采集和处理要求相对较低。
综上所述，根据实际情况选择合适的解析解方法来进行地下水流速的反演分析是很重要的。
除了使用瞬态温度解析解法和热平衡解析解法来反演地下水流速，还有其他方法可以考虑。
一种方法是使用数值模拟模型来模拟地下水流动和温度分布的变化。
通过利用数值模拟软件，可以建立地下水流动方程和热传导方程，并考虑各种参数和边界条件，来模拟地下水流速和温度分布的演化过程。
通过与实测温度数据进行对比和调整，可以获得较准确的地下水流速估计结果。
另一种方法是使用地球物理勘探技术来直接测量地下水流速。
地球物理勘探技术包括电法、磁法、重力法、地震法等多种方法，可以通过测量地下介质的物理特性（如电阻率、磁化率、密度）来推断地下水的流速。
湖水温度变化问题
湖水温度变化问题摘要：夏季湖水温度有明显的正温层现象，8月份最高达22．3℃，平均为16℃；水的下层温度较低，平均水温为9．5℃，最低为6℃．秋季因湖区多风而发生湖水搅动，使水温分层温度现象基本消失，冬季湖面结冰，湖水温度出现逆温层现象。
特别近几年来全球变暖越来越严重，这对夏季时湖水的温度的变化也照成了一定的影响，使得湖水照成水文变化异常的现象，影响了河中生物的生存与繁衍。
使得水层上下循环不畅，造成下层水域缺氧，导致水生鱼类的死亡。
论文利用数学建模理念和MATLAB软件对水温的变化与分布进行了分析和评论。
关键词：分层，多项式拟合，湖水温度，求导问题重述湖水在夏天会出现分层现象，其特点为接近湖面的水温度较高，越往下温度变低。
这种上热下冷的现象影响了水的对流和混合过程，使得下层水域缺氧，导致水生鱼类的死亡。
下面是某个湖的观测数据深度（m） 0 温度(°C) 请问1．湖水在10m处的温度是多少？ 2．湖水在什么深度温度变化最大？2.3 22.8 4.9 22.8 9.1 20.6 13.7 13.9 18.3 11.7 22.9 11.1 27.2 11.1 22.8假设1：取同一时刻不同深度的水温，所以假设湖的温度不随时间变化假设2：水层之间的温度不相互影响设水的深度为h,在h下的水温为T(h)x=[0 2.3 4.9 9.1 13.7 18.3 22.9 27.2]>> y=[22.8 22.8 22.8 20.6 13.9 11.7 11.1 11.1] >> A=polyfit(x,y,2)A = 0.0091 -0.7803 24.5390 >> z=polyval(A,x)T=0.0091x2-0.7803x+24.5390深度h 模拟值z 0 24.54 2.3 22.8 22.79 4.9 22.8 20.93 9.1 20.6 18.19 13.7 13.9 15.56 18.7 11.7 13.30 22.9 11.1 11.43 27.2 11.1 10.04 真实值T 22.8 这个二次拟合的结果与实际情况差距较大所以用三次拟合 T= 0.0027h3-0.1000h2+0.3277h+22.8764深度h 模拟值z 0 22.88 2.3 22.8 23.13 4.9 22.8 22.39 9.1 20.6 19.58 13.7 13.9 15.13 18.7 11.7 11.75 22.9 11.1 10.02 27.2 11.1 11.57 真实值T 22.8 通过比较这时的模拟值与真实值相差不大当h=10时，t=18.823 2）当导数处在最大值时温度变化最大 h=12.34时温度变化最大模型优缺点：（1）运用统计学方法对湖水温度问题进行了模型的建立和求解，解决了一个实际问题，也是人们对水温有了进一步的了解。
河道水温模型及糯扎渡水库下游河道水温预测
河道水温模型及糯扎渡水库下游河道水温预测
王颖;臧林;张仙娥
【期刊名称】《西安理工大学学报》
【年(卷),期】2003(19)3
【摘要】分析总结了影响河道水温的多种因素, 建立了一种河道水温预测模型,并以待建的云南糯扎渡水电站为例,预测分析了大坝建成后其下游河道水温随时间、空间变化的规律,以及水温变化对下游流域周围环境产生的有利影响及不利影响. 预测结果表明,该模型具备模拟河道纵向水温变化的功能;水库的下泄水温是影响其下游河道水温变化规律和水温预测精度的重要参数.
【总页数】5页(P235-239)
【作者】王颖;臧林;张仙娥
【作者单位】西安理工大学,水利水电学院,陕西,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,陕西,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,陕西,西安,710048
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
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坝前库水温度预测方法研究进展
坝前库水温度预测方法研究进展大坝建成之后，将在坝体上游面形成水库，坝前库水温度在上游来水、太阳辐射地岩温度等众多环境下将呈现不同的温度规律。
而在大坝设计阶段，就应该预测出坝前库水温度分布情况作为基础来对整个大坝的稳定性及结构安全性进行分析。
文章主要对坝前库水温度的基本分布情况进行介绍，总结出库水温度分布情况变化规律和预测方法研究对比，并对每个方法应用场景进行分类。
标签：库水温度；垂向水温结构；水温分层；预测方法引言水电站拦河大坝由于其自身特性，对外界温度变化敏感，因此大坝建设到运行期控制外界温度变化对大坝整个寿命周期安全性和稳定性至关重要，而在运行期，库水温度是坝体接触时间较长，影响也较为深远的外界温度之一。
在水工建筑物设计阶段，需要对坝前库水温度在不同蓄水深度下的温度表现以及不同时段下的变化规律进行预测，以便作为水工建筑物设计的初始温度边界条件进行大坝在各个运行阶段状态分析和评估。
如在计算混凝土坝内部稳定温度场和温度应力场时，需要坝前库水多年平均水温，年变化幅度等作为基础资料进行研究分析；为了确定拱坝在运行期的温度荷载，还必须知道库水温度的相位差；对于大坝基础温度和温度控制标准，计算中都不可避免将坝前库水温度考虑其中等等。
可见研究水库水温对大坝从设计阶段到运营阶段的整个生命周期都有着很重要的意义。
随着大体混凝土各项技术的成熟与应用，世界各地建造大型水利工程突破以往各种技术瓶颈，在建坝高度和建坝类型上都有了长足的进步。
早在20世纪30年代起，库水温度作为大坝内部温度应力分析重要外界边界条件逐渐被人们所重视。
许多国家都开始对坝前库水温度进行长期监测和研究分析。
大多数水库因为拦河大坝的存在，水流速度变得很小，基本不存在水的紊流，由于水体的密度和水温有着非常密切的关系，深层水库水体从库底到水库表面形成的温度梯度会抑制对流，因此一般来说，水库水体在水平面上有着相差不大的温度表现，也就是说大部分水库从水体垂向结构来说，具有水体水温分层现象，水库越深，表现越明显，这是大部分水库具备的重要特征之一。
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摘 要 ： 考虑 沿流 向的 温度梯 度 、 在 假设 河 流水 面热 交换 通量 沿程 恒定 的基 础 上 ， 据 河道 一 维 水 温 根 控 制方程推 导 出解析 解 ， 并与 国 内常用 的一种 河道水 温计 算解析 解 的 简化 解 法作 了较 详 细的 对 比。 结果表 明 ， 于热 交换通 量 沿程恒 定的 解析解具 有较 高的精度 ， 基 能较好 地模 拟 水库 下游 河道水 温复 温过程 。 以安 徽 白莲崖 水库 为例 ， 在预 测 白莲崖 水库 水温 结构 的基础 上 ， 用推 导 的解析 解对 白莲 利 崖 水库 下游 河道 水温 沿程 分布 进行 了预 测 ， 分析 了水库 下 游河道 水温 对周 围环境 的影 响 ： 并 白莲崖
水库 下游河道 长期 处 于低 温环 境 ， 河水 不适 于浇灌 两岸 的 农作 物 ， 鱼 类 生长 、 殖也 产生 一 定 的 对 繁 不利 影响 ， 需将其他 温度 适 宜的水 源输 至农 田进 行 灌溉 ， 适合 鱼类 生长 、 卵的场 所将 向下 游推移 。 产 关 键词 ： 白莲崖水库 ； 下游河道 ； 温计 算 ； 维水 温控 制 方程 水 一 中图分 类号 ：３ ３９ Ｐ ３ ． 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ４ ６ ３ （０ ２ ０ —０ ８ ０ １０ — ９ ３ ２ １ ） ０ ２ —５ ４
Ｌ Ｕ ｕ －ｉ ｇ ，ＪＡ ｎ － ｕ ２ Ｉ Ｊ ｎ ｙｎ Ｉ Ｇｅ ｇｈ ａ ，ＨＡＮ ｎ ．ｉ，ＬＩＸｉｏｈ ３ Ｕ Ｊ ａ Ｌｏ ｇｘ ａ ． ｕ ，Ｓ Ｎ ｕ ｎ
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水库下游河道水温沿程分布的解析解及与其他方法的比较
刘 军英 贾更 华２韩龙喜 李小虎。孙 娟 ， ， ， ，
（． １河海大学环境学 院， 江苏 南京 ２０ ９ ； ． １０ ８ ２ 水利部太湖流域管理局 ， 上海 ２０３ ） １０６ ２０３ ； ０４４ ３ 江苏省环境科 学研究 院 ， ． 江苏 南京
第２ 卷第 ４ ８ 期
Ｖ １２ ｏ ４ ０．８ Ｎ ．
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２ １ 年 ７月 ０２
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