水库水温数值预测方法

收稿日期3水库诱发地震预测方法及在街面水库中的应用

王章森

(福建省水利水电勘测设计研究院,福建福州　350001)

摘要:该文归纳了水库诱发地震的成因类型和判别标志以及水库诱发地震强度预测方法中的综合影响参数法、类比法、地震学法、统计分析法,并结合在街面水库中的应用加深对预测方法的理解。关键词:水库诱发地震;预测方法;最大地震震级中图分类号:P315175 文献标识码:B 文章编号:1002-3011(2008)01-0039-03

前言水库诱发地震是指因水库蓄水而诱使坝区、水库库盆或近岸范围内发生地震。这是一种特殊的地震活动,其震中通常紧邻重要水工设施,特别是中强水库诱发地震多发生在库坝附近的深水库区及其周边,震源浅,震中烈度高,破坏性大,对大坝、发电设施和下游安全威胁大。水库诱发地震预测是在查明库坝区地质条件的基础上,预测诱发地震的可能性和强度(最大震级),是前期地质勘察工作的一项重要内容。可能性预测一般采用判别标志法即可,强度预测方法则多种多样。笔者归纳、总结了水库诱发地震的成因类型和判别标志,以及在街面水库诱发地震预测研究中所采用的几种较适用的预测方法,供参考。1　水库诱发地震的成因类型和判别标志111　水库诱发地震的成因类型水库地震诱发机制相当复杂,有多方面的因素。一般认为库坝区的地质条件是决定一个水库是否发生诱发地震及强度大小的基本条件,库水的重力荷载作用和孔隙压力作用是诱震因素。水库诱发地震具有不同的成因类型,按工程地质条件分类,主要有构造破裂型、岩溶塌陷型和地壳表层卸荷型三种类型。构造型水库地震有可能达到中等以上强度,破坏性水库地震绝大部分属于构造型水库地震;岩溶塌陷型水库地震只出现在碳酸盐岩分布的库段,与岩溶洞穴和地下管道系统的发育有关,多为弱震或中强震;在断裂发育、坚硬脆性的岩体中,具备一定的卸荷应力和水动力条件时即可发生地壳表层卸荷型水库地震,但其震级小,不会对大坝和周围环境造成危害,因此一般不作过多的研究。112　水库诱发地震的判别标志(1)构造破裂型水库诱发地震的判别标志①区域性断裂或地区性断裂通过库坝区。②新构造断裂通过库坝区,其力学性质为张性或扭性;虽未发现新构造断裂,但深部存在重力梯级异常或磁异常带;断层有晚更新世以来活动的直接地质证据。③库区或断层沿线有可靠的历史地震记载或仪器记录的地震活动。④断裂带和破碎带有一定规模的导水能力,有可能成为通往地质体深处的水文地质结构面;地湿梯度较高或地温异常(如温泉出露),可促使库水的渗流活动加速进行。⑤断裂带或通过旁侧断层、横断层与库水保持一定的水力联系。⑥断层发育、有利于应力集中(如断裂交接、尖灭部位)和具较强透水性的坚硬性脆岩体(如花岗岩、致密火山岩)。(2)岩溶塌陷型水库诱发地震的判别标志①库区有大面积碳酸盐岩分布。②现代喀斯特作用强烈,可见明显喀斯特管道系统,水库蓄水前已存在天然喀斯特塌陷或喀斯特地震记载。③合适的喀斯特水文地质结构条件。当库坝区地质条件符合以上条件越齐备,越典型,水库存在诱发地震的可能性就越大。据资料统计,坝高大于100m、库容大于5亿m3的水库存在诱发地震的可能性大。2　水库诱发地震强度预测方法211　综合影响参数法该方法把最大库深D、库容V和水库面积S作为影响水库诱发地震的3个因素,它们之间的比例常数E称为综合影响参数,E=DS/V。通过统计21个M≥415级的水库诱发地震震例,得出统计回归线性方程: Ms=-41725+11196E+112421nD(1)水库诱发地震最大震级: MMax=Ms±σM(2)式中σM为回归标准偏差值,σM=15。该方法是根据水库规模和大量震例得出的,易操作、简3水利科技 2008年第1期

第１４卷第２期　２００８年２月　水利科技与经济　

Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　、　．１４　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．，２００８　

水库水温预测方法研究　

张华丽，周孝德，陈朋成　

（西安理－Ｉ－大学环境科学研究所，西安７１００４８）　

［摘要】温度分层是水库的一个重要特征，它对库区及水库下游的生态环境有着巨大的影响。　

低温水预测计算可首先对水库水温结构进行简易判别，在此基础上对水库水温计算，方法有经　

验法、垂向一维模型、立面二维模型和三维模型等数学模拟法，详细介绍了丹麦水科所新开发　

的ＭＩＫＥ３。　

［关键词】一维模型；二维模型；三维模型；ＭＩＫＥ３　

［中图分类号】ＴＶ６９７　［文献标识码】Ａ　［文章编号】１００６—７１７５（２００８）０２—０１３４一ｏ４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

ＺＨＡＮＧ　Ｈｕａ—ｌｉ，ＺＨＯＵ　Ｘｉａｏ—ｄｅ，ＣＨＥＮ　Ｐｅｎｇ—ｃｈｅｎｇ　

（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｉｎ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ｈａｓ　ｌａ弹ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｃｏ—ｅｎｖｉ—　

ｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｏｓｅ　ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆａ　ｒｉｖｅｒ．Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆｌｏｗｅｒ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ　ｏｆ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔｒｕｃｈＬｒｅｓ，ｔｈｅｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ：ｅｍｐｉｒｉ—　

第２４卷第４期　２００８年１Ｏ月　电网与清洁能源　Ｐｏｗｅｒ　Ｓ）ｒｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　湖■口　翻■　

Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗ，ｑ￣．ｒ　

Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．４　０ｃｔ．２００８　

文章编号：１６７４—０００９（２００８）０４—００７１—０５　中图分类号：ＴＶ１２４　文献标志码：Ａ　

黄河黑山峡河段水库下游河道水温预测　

唐　旺，王理，权全　

（西安理工大学，西安７１００４８）　

Ｗａｔｅｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｏｆ　ＨｅｉｓｈａｎＸｉａ　

Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　

ＴＡＮＧ　Ｗａｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｌｉ，ＱＵＡＮ　Ｑｕａｎ　

（Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｌｌ　７　１　００４８，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔａｋｉｎｇ　Ｈｅｉｓｈａｎ　Ｘｉａ　ｒｅａｃｈ　ｏｆ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　ｆｏｒ　

ｅｘａｍｐｌｅ，ｖａｒｉｏｕｓ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｉｖｅｒ　ｗｅｒｅ　

ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ａ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｐｒｅｄｉｃａｔｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

ｏｆ　ｒｉｖｅｒ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｎｄ　ｉｔ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｒｉｖｅｒ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｏｆ　Ｈｅｉｓｈａｎ　Ｘｉａ　

Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，　ｕｎｄｅｒ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｉｔ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｂｙ　

ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ，　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　

ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｈａｄ　ａｌｓｏ　ｂｅｅｎ　ｐｒｅｓｅｎｋ　

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，Ty―水深y处的月平均水温；To―月平均库表水温；Tb―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；Tm(y)―任意深度y的年平均水温；A(y)―任意深度y的水温变幅；ε―水温相位差；Td―库底水温；b―库表水温；H―水库深度，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。有关该方法的详细介绍参见文献［2］。