水库水温计算方法综述
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水温的测定方法一、概述水温即水体温度,是水质理化检验必需测定的项目。
正常状况下地表水的温度随日照、气温而变幻,且总是落后于大气温度的变幻,其变幻范围大约在0.1~30℃。
地下水受地层深度和自然地质条件的影响,其水温变幻很大,往往有100℃以上的差别,如幼年火山地域的地下水温度高达100℃以上,而冰川的地下水常低于0℃。
但是同一地点的地下水温度则比较恒定,通常为8~12℃左右,且地下水深度越深,水温就越恒定,深井水也是如此,冬夏时节温差不超过2℃。
影响水温的主要因素是气温柔热污染。
火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水,石油、化工、造纸等工厂排出的生产废水中均含有大量废热,这些热量不断流入地面水系,会使一些地区的地面水温度上升到35~40℃,俗称“人工温泉”。
水温与水的物理和化学性质疏远相关。
水中挥发性物质、溶解性气体、水生生物和微生物活动、化学和生物化学反应速度及盐度、矿化度、电导率、pH等都受水温变幻的影响。
水体受到热污染后首当其冲的受害者是水生生物,普通水生生物能正常生存的温度上限是33~35℃。
水温上升使水中的溶解氧削减,水体处于缺氧状态,造成大部分水生生物和鱼类种群转变或死亡,还可使厌氧菌大量繁殖,有机物腐败加重,从而影响环境和生态平衡。
此外,河水水温升高给一些致病微生物提供了一个人工温床,使它们得以滋生、泛滥,引起疾病流行,危害人类健康。
因此,水温不仅影响农业、渔业、水产业和水生生态环境,而且还间接影响人体健康。
我国农田浇灌水质标准规定水温≤35℃;地表水环境质量标准规定人为造成的环境水温变幻应限制在:周平均最大温升≤1℃,周平均最大温降≤2℃。
二、测定办法水温为各类水样采集时现场必需测定、记录的项目之一。
水温的测定办法有棒状水银温度计测定法、水温计或颠倒温度计测定法、数显式热敏电阻温度计测定法、语音式热敏电阻温度计测定法、卫星遥感监测法等。
中国国家标准《水质水温的测定》(GB13195-91)中规定用水温计或颠倒温度计测定水温,该法适用于井水、江河水、湖泊和水库水以及海水水温的测定。
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。
一个计算湖泊(水库)自然水温的新公式
白振营
【期刊名称】《水文》
【年(卷),期】1999(000)003
【摘要】通过对全国部分蒸发试验站和电力系统水面散热系数测试协作组各试验点实测资料的统计、分析,采用水文气象常规方法,研究了陆面天然和人工水域自然水面温度(以下称自然水温)的变化规律,讨论了自然水温与气温、相对湿度、风速等气象要素的关系,建立了一个计算湖泊(水库)自然水温的新公式。
【总页数】4页(P29-32)
【作者】白振营
【作者单位】新疆电力设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TV697
【相关文献】
1.介绍一个室内单管顺流系统各层水温的计算公式 [J], 迟焕玺
2.一种常用水库水温计算经验公式的改进研究 [J], 颜剑波;楚凯锋;张德见;邱进生
3.两种常用经验公式法计算水库水温效果比较研究 [J], 颜剑波;楚凯锋;张德见;李璜
4.用一个2维DFT计算实矩阵的二维DFT和另一个实矩阵的2维DFT的IDFT的新公式及其应用 [J], 孙琦;唐远炎
5.深水湖泊水库水温数值计算模型研究 [J], 任华堂;陈永灿;刘昭伟;申满斌;朱德军
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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。
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。
河道与水库水温模拟及预测模型概述作者:江春波周琦刘健来源:《环境影响评价》2016年第03期摘要:论文阐述了河道及水库水温预测对工程建设及生态环境保护的作用。
通过介绍河道及水库水温的计算模型,对各种水温模型的适用性及优缺点进行了评述。
对于应用立面二维水温模型和三维水温模型,指出应注意紊流模型选取、自由水面模拟方法和网格划分等问题。
关键词:水库水温;数学模型;温度分层;紊流模型DOI: 10.14068/j.ceia.2016.03.014中图分类号:X820.3;TV697.2 文献标识码:A 文章编号:2095-6444(2016)03-0053-04我国西南地区水资源丰富,多个大型水电站已经建成或正在修建。
高坝大库会改变原有河道水体水温分布态势,特别是深水型水库在垂向上形成温度差,表层水温随气温季节性变化,底层水体则持续保持相对稳定的低温。
水库修建后电站下泄底层的低温水可能会导致原有河道鱼类的减少甚至灭绝;灌溉水体温度过低也会影响农作物的正常生长。
因而水库水温分布特征及水库下泄水体水温变化的研究一直受到水利、农业及环保部门的关注。
水库下泄水温与库区水体温度分布以及水体流动特性是密切相关的,特别是坝前的复杂流动结构对水温分层影响不容忽视。
在水工建筑物等引起水库几何地形突变的地方,水流运动往往具有明显的三维特征,紊动加剧对热量的传递将会引起水体温度分布改变。
对水库水温分布特性的研究可通过物理模型试验及数值计算的方法进行。
梯级水电站的开发,导致河道水温受到多个水库运行的累积影响[1]。
对水库水温模型的研究表明,一维和二维水温模型受模型参数的限制,预测结果不能反映局部区域水流的三维流动特性,直接导致下泄水温与实测结果存在一定偏差,而三维模型在实际应用中受计算网格尺寸及数值模拟技术等条件的限制,取水口等局部区域水流细微的三维流动过程需要局部加密网格。
三维水温模拟结果表明,在取水口等地形变化大的区域附近,温度等值线极度弯曲,表层水体的三维流动会剧烈影响水温分布,水库流动的三维效应对水温的分布有重要影响。