南瓜坪水库水温计算及其对下游河道水温的影响分析
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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。
关于云南省丽江市南瓜坪水库工程环境影响报告书的批复(2021)你单位《关于请求审批〈云南省丽江市南瓜坪水库工程环境影响报告书〉的请示》(丽南水请〔2020〕8号)和《关于〈云南省丽江市南瓜坪水库工程环境影响报告书〉补正落实情况的复函》(丽南水函〔2021〕1号)收悉。
经研究,批复如下。
一、该项目位于长江流域金沙江中游左岸一级支流五郎河上游,坝址位于云南省丽江市宁蒗县西布河乡,工程任务以灌溉、城乡供水为主,兼顾发电等综合利用。
水库多年平均供水量7655万立方米,其中农业灌溉供水量5219万立方米,城乡供水量2436万立方米。
工程建设内容由水库工程和输水工程两部分组成。
水库工程主要包括大坝、发电取水建筑物、生态机组等,其中大坝为沥青混凝土心墙堆石坝,最大坝高126.6米,发电取水建筑物为岸塔式,坝后电站总装机0.3万千瓦;水库正常蓄水位2299米,死水位2246米,总库容1.18亿立方米,具有多年调节性能。
输水工程由灌溉供水取水建筑物、引水隧洞、输水渠(管)道等组成,其中取水建筑物为岸塔式;新建引水隧洞1条,长19.3公里;新(扩)建输水干渠1条,长79.84公里。
该项目建设总体符合云南省丽江市五郎河流域综合规划及规划环评要求,项目实施可能对生态、水环境等产生不利影响,在全面落实环境影响报告书和本批复提出的各项生态环境保护措施后,该项目所产生的不利生态环境影响可得到一定缓解和控制。
我部原则同意环境影响报告书的总体评价结论和拟采取的生态环境保护措施。
二、项目建设的主要生态环境影响(一)水资源和水文情势影响。
工程实施后,五郎河流域地表水水资源开发利用率将由现状的8.35%提高至17.4%。
坝上河段急流生境变为库区缓流生境。
受水库调蓄和供水影响,大部分月份水库下泄水量较现状有所减小,坝下水文情势发生明显改变。
(二)水环境影响。
库区干支流大部分断面现状水质达标,部分断面个别时期水质存在超标现象,不满足Ⅱ类水质标准。
前坪水库蓄水对水温的影响研究智天翼;杨安邦【期刊名称】《治淮》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】2页(P7-8)【作者】智天翼;杨安邦【作者单位】中水淮河规划设计研究有限公司 233001;中水淮河规划设计研究有限公司 233001【正文语种】中文前坪水库位于淮河流域沙颍河支流北汝河上游,坝址在汝阳县县城以西9km的前坪村附近,坝址以上北汝河干流长91.5km。
水库控制流域面积1325km2,坝址处多年平均天然径流量3.437亿m3。
水库正常蓄水位406m,死水位370m,汛限水位403m,正常蓄水位时水库面积约14.36km2,回水长度约22km。
枢纽区建筑物主要有主坝、副坝、溢洪道、输水洞、泄洪洞、电站等单项工程组成,主坝为粘土心墙砂卵砾石坝,主坝坝顶长808m,最大坝高86m,坝顶宽10m。
灌溉洞中心高程为368.6m。
水库可发展灌溉面积约31.8万亩,灌区主要种植小麦、玉米等。
一、水库水温结构判别水库水温结构判别采用《水利水电工程水文计算规范》(SL278-2002)中的α-β法判别公式,有两个判别指标:α=多年平均径流量/总库容,β=一次洪水总量/总库容当α<10时水温结构为分层型;当α>20时水温结构为混合型。
对于分层型水库,β<0.5时,入库洪水对水库水温结构无影响,0.5<β<1时,有一定影响,但不破坏分层结构;β>1时,洪水在相应时段内破坏水温分层而呈现为临时混合层。
坝址处多年平均径流量为3.44亿m3,总库容为 6.10亿 m3,百年一遇的最大七天洪量为5.674亿m3。
经计算,α=0.57,β=0.93,表明水库水温结构为分层型,入库洪水不破坏水温分层结构,但有一定影响。
二、水库水温垂向分布预测前坪水库水库垂向水温预测采用东北勘测设计研究院方法,见公式(1)。
式中:Ty为水深y处的月均水温(℃);Ta为库表月均水温(℃);m 为月份数;Tb为库底月均水温(℃)。
滩坑水库建成后下游河道水温的预测
杨芳丽;张小峰;谈广鸣;陆俊卿
【期刊名称】《武汉大学学报:工学版》
【年(卷),期】2008(41)1
【摘要】滩坑水电站下游为国家一级保护水生动物鼋的保护区.采用剖面二维水温模型对滩坑水库下泄水温进行了模拟,然后采用一维非恒定水流水温数学模型对建库后滩坑电站下游鼋保护区内水温变化情况进行了预测,对比分析了平水年条件下,不同电站开机组数和不同电站取水口高程条件下水库下泄水温对坝下游河道鼋自然保护区鼋的影响.分析表明可抬高电站取水口高程使下泄水温与天然水温较为接近,以尽量减小由于发电而给下游河道生态造成的不利影响.
【总页数】5页(P40-44)
【关键词】剖面二维;水温模型;下泄水温;一维模型;鼋
【作者】杨芳丽;张小峰;谈广鸣;陆俊卿
【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV697.21
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林海水库垂向水温预测及对下游冷水鱼类的影响分析王伟;杨子;邓国立【摘要】水库工程的建设不仅可以提高水资源利用效率,调节天然合理径流量的变化,而且还对水库的热量起到调节作用.水温预测是水利水电工程环境影响评价所需要的重要内容之一,准确模拟和预测水库的水温分布规律,并加以调控,对改善库区及下游河道的水生生态有着重大意义.水温预测方法大致可以分为两大类,即经验公式法和数学模拟法.经验公式法具有简单实用,并且需要的参数较少;数学模拟法在理论上比较严密,并且随着计算科学的发展,越来越成为研究的主要手段和方法;数学模拟方法预测软件昂贵,所需参数较多.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2013(041)007【总页数】3页(P15-17)【关键词】林海水库;垂向水温;经验公式;出库水温;冷水鱼类【作者】王伟;杨子;邓国立【作者单位】黑龙江省环境工程评估中心,哈尔滨150001;黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080;黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TV697.21;TV697.420 引言水库水文分布收到诸多因素影响,如太阳辐射、水库物理特性、入库水量和泥沙等,其水温垂向分布大致可分为3钟类型,即混合型(等温型)、稳定分层型和过渡型。
混合型水库大多为调节能力较低、水深较浅的水库,由于上、下层水体可进行充分的热量交换,年内不同时间和深度的水温分布都比较均匀,其水温变化与气温有显著的相关关系。
稳定分层水库是指库表水温差别明显,上下层水体不能进行充分的热量交换,一般水深>40 m,调节能力大的水库。
其垂向水温结构可分为3层:上层,即温变层,该层水温受环境温度影响大,随气温变化明显;中层,又称温跃层或斜温层,该层水温随着水深的增加剧烈变化,温度梯度可达1.50℃/m以上;下层,也称滞温层,该层水温基本保持均匀,年内变化很小,常年处于低温状态。
过渡型水库兼有混合型和稳定分层型特征的水库,既可以呈现很强的温跃层,上、下层水体之间也能进行充分的热量交换,年底库底温差很大。
关键词:前坪水库;水文;水资源;防洪一、工程概况北汝河是淮河流域沙颍河水系的主要支流,发源于河南省洛阳市嵩县车村乡,在襄城县丁营乡岔河口处入沙颍河,全长约250km,河道坡降1/200~1/300,流域面积6080km2。
受气候、季风和地形等因素的影响,降水时空分布不均,暴雨多发,且主要集中在汛期。
因地面及河道坡降陡,洪水汇流迅速,峰高势猛,曾给中下游带来多次严重的洪涝灾害。
水文监测资料显示,北汝河丰水期径流量占全年的80.4%,枯水期径流量仅占全年的19.6%,来水年内分配不均情况较为显著。
近年,流域降雨量减少,特别是枯水期经常断流,给流域工农业生产和群众生活带来了严重影响,水生态恶化风险也随之增加。
前坪水库位于北汝河上游、河南省洛阳市汝阳县县城以西9km的前坪村,是以防洪为主,结合供水、灌溉、兼顾发电的大(2)型水库,总库容5.84亿m3,控制流域面积1325km2。
前坪水库工程可控制北汝河山丘区洪水,将北汝河防洪标准由10年一遇提高到20年一遇,同时配合已建的防洪工程,可将沙颍河的防洪标准远期提高到50年一遇。
水库灌区面积50.8万亩(1亩=1/15hm2),每年可向下游城镇提供生活及工业供水约6300万m3,水电装机容量6000kW,多年平均发电量约1881万kWh。
2015年10月,前坪水库全面开工建设,2020年3月,正式下闸蓄水,社会效益及经济效益正逐步显现。
二、对下游河道径流量的影响1.下游河道径流量现状及断流情况前坪水库下游16.5km处有紫罗山水文站,控制面积1800km2。
紫罗山站1952—2010年实测流量系列中,洪峰流量大于3000m3/s的有5年;洪峰流量小于500m3/s的有20年。
根据1999—2001年枯水月份的日平均流量资料统计,1999年2月26日—3月17日,日平均流量只有0.62m3/s。
2000年3—5月的月均流量分别为0.54、0.30、0.009m3/s,5月4日—6月1日共计断流29天。
大坝下游河道冲刷及水温变化对生态的影响A.H.阿辛顿;郭欣;付湘宁【摘要】大坝在发挥各种效益的同时,也会带来各种不利的影响.下游河道冲刷及分层型水库下泄低温水造成“冷水污染”,是给生态系统带来不利影响的重要方面.分析了下游河道冲刷造成支流下切、河道退化对动植物影响的主要原因,并以南非的奥勒芬兹河和澳大利亚墨累-达令流域的河流为例,论述了冷水污染、下游过饱和气体对鱼类造成的影响及相关国家正在研究和采取的措施.【期刊名称】《水利水电快报》【年(卷),期】2015(036)012【总页数】3页(P10-12)【关键词】水工建筑物;大坝;河道冲刷;水温变化;环境影响【作者】A.H.阿辛顿;郭欣;付湘宁【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TV147.5大坝对河流具有最直接而明显的调节作用,因为它能以多种不同的方式蓄放枯季和洪水期的流量,并能改变河流的整个流态。
天然流态的调节对河流泥沙的动态特性、河床地貌、营养物转化换及其他化学工况、河流热状况、栖息地结构和世界各地河流中水生和河岸物种的恢复都有极大影响。
在一条特定的河流中,生态对河流流态的变化响应,取决于河流流态的基本要素是如何随该河的天然流态而变化的。
由于河流流态的变化,不同地区同样的人类活动可能会使某地原状况发生不同程度的改变,因此造成的生态影响也就不尽相同。
每座坝都会根据当地的气候和流域状况、目的、设计和运行模式,以其特定的方式蓄水和泄水。
例如,早在20世纪60年代,尼罗河上就建起了阿斯旺高坝,水库为埃及约250万hm2的农田提供灌溉用水,并极大缓解了埃及1979~1988年持续的旱情,以及1973年和1988年的洪涝灾害造成的影响。
在美国,格林河上的弗莱明峡谷(Flaming Gorge)坝是美国西部最大的大坝之一,而格林河是犹他州科罗拉多河的一条主要支流。
科罗拉多河蓄水工程借助于蓄水水库,为科罗拉多河流域上游进行配水和发电。
弗莱明水库是一个可供钓鱼和轻潜水(自携水下呼吸器的潜水)的极佳休闲娱乐地,从大坝可沿绿河的急流漂流而下。
FCD11050 FCD 水利水电工程初步设计阶段水库水面蒸发、水温分析计算大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1997年8月1水电站技术设计阶段水库水面蒸发、水温分析计算大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 基本资料 (5)4. 水库水面蒸发分析计算 (5)5. 水库水温分析计算 (8)6.应提供的设计成果 (11)31 引言1.1 工程概况工程水库区地处北纬~、东径~之间,行政区隶属省(区) 市(县)。
工程开发任务以为主兼顾、、等综合利用的水利水电枢纽。
最大坝高m,正常蓄水位m,总库容万m3,电站总装机MW,防洪库容万m3。
1.2 基本要求SGJ214-83《水利水电工程水文计算规范》和DL5021-93《水利水电工程初步设计报告编制规程》对水面蒸发、水温分析计算的基本要求为:(1) 根据工程水库的自然地理条件、水库特性、运行调度原则,进行典型水库和参证水面蒸发站的选择,以及工程水库水面蒸发和水库水温分析计算方法及主要关系系数选择。
(2) 结合工程水库附近已建水库的水面蒸发资料和水温资料论证本工程计算成果的合理性及可靠性。
2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程(或水文专业)的文件、报告(1) 可行性研究阶段水文分析专题报告;(2) 可行性研究报告;(3) 可行性研究报告审批文件;(4) 初步设计任务书、项目卷册任务书及其他专业对本专业的要求。
2.2 主要设计规范(1) SDJ214-83 水利水电工程水文计算规范;(2) DL5021-93 水利水电工程初步设计编制规程;2.3 主要参考文献及有关项目观测规范(1) 水文测验手册(第三册:资料整编和审查);(2) 地表水资源调查和统计分析技术细则;(3) 计算依据已建水库和测站有关文献及沿革;(4) 地面气象观测规范;(5) 水面蒸发观测规范;(6) 水温观测规范。
南瓜坪水库可行性研究报告一、项目概述南瓜坪水库位于中国湖南省长沙市浏阳市南瓜坪镇,地处沅江中游,属于沅江流域的支流。
该水库设计总库容为3000万立方米,坝高40米,最大坝长200米,总投资约为2亿元人民币。
南瓜坪水库的建设将对当地农田灌溉、城市供水以及防洪减灾有着重要的作用,也有助于当地经济的发展。
二、环境影响评价1. 生态环境影响南瓜坪水库的建设将占用大量土地资源,导致当地植被破坏,给周边生态环境带来一定的影响。
为减轻生态环境的破坏,建设过程需采取相应的保护措施,并加强环境监测和管理。
2. 社会经济影响南瓜坪水库的建设将为当地经济发展提供良好的支持,增加就业机会,拉动地方经济的发展。
同时,水库的建成也有可能改变当地农村的生产生活方式,需进行适当的社会调查和评估。
3. 水资源利用影响南瓜坪水库的建设将对当地水资源的利用产生积极影响,为农业灌溉、城市供水等提供可靠的水源保障。
同时要注意水资源的科学管理,避免浪费。
三、工程建设方案1. 主要工程内容南瓜坪水库的主要工程内容包括大坝、泄洪设计、河道整治等。
其中,大坝是水库的主体工程,需保证稳定性和安全性。
2. 工程施工流程工程施工主要包括前期准备、地基处理、坝体施工、溢洪道施工等。
需要配合相关单位进行施工管理,确保工程顺利进行。
3. 工程设备及材料工程所需设备和材料需符合国家相关标准,保证工程质量。
施工过程中要加强监管,确保设备和材料的质量。
四、经济效益分析南瓜坪水库建成后,将为当地提供稳定的用水资源,支持农业灌溉和城市供水。
根据初步预测,水库建成后每年可为当地创造经济效益约5000万元,有着良好的发展前景。
五、风险评估及对策1. 自然风险南瓜坪水库建设所处地区存在地质灾害和自然灾害的风险,需加强预防措施,确保工程安全。
2. 环境保护风险工程建设对周边环境造成一定影响,需加强环境保护措施,减少环境污染。
3. 社会风险工程建设可能带来一定的社会问题,需积极应对,加强社会管理,确保社会稳定。
・水文水能・百色水利枢纽水库水温结构分析欧辉明(广西水利电力勘测设计研究院,广西 南宁 530023)[摘要] 对百色水库水体水温结构类型进行了判断,用类比法和经验公式法对百色水库水体水温结构和下泄水温进行了预测,计算了百色水库下泄低温水体的沿程变化。
[关键词] 水库;水温结构;百色水利枢纽[中图分类号] TV697121 [文献标识码] B [文章编号] 1003-1510(2001)03-0013-03 百色水利枢纽建成后,正常蓄水时坝前水深超过百米,工程施工、电站进水口的选择、对下游水环境的影响等都取决于建库后坝前水温结构的预测。
因此,作者对百色水库水体水温结构类型进行了判断,用类比法和经验公式法对百色水库的水温结构、下泄水体水温进行了预测,计算了百色水库下泄低温水体的沿程变化。
为工程施工、水库运行及区域水环境治理提供科学的依据。
1 水库水温结构类型的判别[1]百色水利枢纽正常蓄水位为228m,坝前最大水深110m,泄洪为中孔、表孔,发电为中层取水。
采用径流—库容比数法判别水温结构,其计算公式如下:α=wv(1)β=w cv(2)式中:w———年平均径流量(m3);v———水库总库容(m3);w c———一次入库洪量(m3);α,β———指数。
当α≤10时,为水温稳定分层型;α≥20时,为混合型;10<α<20时,为过渡型。
对于分层型水库,当β≥1时,洪水对水温结构有影响,呈临时混合型;当β≤015,洪水对水温结构无影响;当015<β<1,洪水对水温结构有一定影响,但未破坏水温的分层结构。
百色水库的α=1.73<10,因此水库属于稳定的分层型结构;β=0.2<015,说明一次洪水对水库水体温度分层无大影响。
2 水库水温结构预测[1]水库水体水温结构受水库的形状、容积、当地气象、水库运行方式等因素影响。
为了更好地分析研究百色水利枢纽建成后百色水库水温结构的分布情况,分别采用类比法和经验公式法对百色水库水温结构进行预测。
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;韩龙喜;李小虎;孙娟【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2012(028)004【摘要】在考虑沿流向的温度梯度、假设河流水面热交换通量沿程恒定的基础上,根据河道一维水温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,基于热交换通量沿程恒定的解析解具有较高的精度,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,利用推导的解析解对白莲崖水库下游河道水温沿程分布进行了预测,并分析了水库下游河道水温对周围环境的影响: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,对鱼类生长、繁殖也产生一定的不利影响,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、产卵的场所将向下游推移.【总页数】5页(P28-32)【作者】刘军英;贾更华;韩龙喜;李小虎;孙娟【作者单位】河海大学环境学院,江苏南京210098;水利部太湖流域管理局,上海200434;河海大学环境学院,江苏南京210098;江苏省环境科学研究院,江苏南京210036;河海大学环境学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P333.9【相关文献】1.南瓜坪水库水温计算及其对下游河道水温的影响分析 [J], 王明怀2.分层型水库垂向水温分布模型解析解研究 [J], 祝东亮;李兰;杨梦斐3.山口岩水库水温计算及其对下游河道水温影响分析 [J], 詹晓群;陈建;胡建军4.分层型湖泊水库垂向水温分布的解析解 [J], 李怀恩;沈冰5.龙羊峡水库水温结构演变及其对下游河道水温影响 [J], 宋策;周孝德;辛向文因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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【总页数】1页(P27-27)
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(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。
2004年对渠道全线进行了改造,采用混凝土、浆砌块石衬砌。
改造之前只有水井至板山河段能维持通水,灌溉面积仅1.6万亩,改造后设计取水流量为5.0m3/s,灌溉面积为5.16万亩,总灌溉用水量4956万m3。
工程所在流域属低纬高原季风气候区,干湿季分明,因受高原和高山峡谷地形的影响,立体气候显著。
宁蒗气象局实测资料,多年平均气温12.6℃,最高气温31.4℃,最低气温-9.7℃,多年日照时间为2341.4小时。
水库坝址处控制流域面积512 km2,流域多年平均降水量为1087.4mm,坝址处多年平均流量7.53m3/s,多年平均径流量为2.334亿m3。
图1 南瓜坪水库水系图
3 水库水温变化分析
3.1 水温结构判断
南瓜坪水库建成蓄水后,库内流速从上游到坝址处渐渐减小,水库水域如同湖水一样,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。
除了受气候条件影响之外,库区水温还取决于水库规模和库内水流急缓状况。
水库水温结构大致分为分层型和混合型两种类型,一般根据库水交换次数
指标a值判断库区水温结构。
根据《水文计算规范》(SL278-2002)水库水温分布类型判别的经验公式(D.1):
a=W/V
式中,a为判别系数,W为多年平均年径流量,V为总库容
南瓜坪水库坝址多年平均净流量为2.361亿m3,水库总库容为2668万m3,根据经验公式(D.1),计算出a=8.8,由此可判别出南瓜坪水库水温分布类型为分层型。
即水库蓄水后,将导致水库水体水温与天然水体水温发生变化,水温垂向分布发生较大变化,主要表现为水体表面和库底水温的差异。
3.2 水温变化预测
3.2.1 水温垂相变化分析
水库水温分布包括横向水温分布和纵向水温分布。
国内水库实测成果表明,瞬时水温等值线的走向基本上是水平的,只是在库岸、浅滩附近或有洪水入库扰动时个别情况例外,即使有波动,仅仅是局部的和临时的,且温差很小;年、月平均水温等值线,几乎完全是水平的。
故本次只预测水库水温的垂向分布情况。
根据东北勘测设计研究院公式:
式中:
T b=T b,-K,N
式中Ty———从库水面计水深为y处的月平均水温(℃);
T0———库表面月平均水温(℃),可根据设计水库库区的气温并利用气候条件相似同类水库的气温~库表水温关系求得,也可用已建水库库表水温与纬度的关系插补;m———月份,1、2、3、…、12月;
n、x———与m有关的参数;
Tb———库底月平均水温(℃);对于分层型水库,各月库底水温与其年值差别甚小,可用年值代替;对于过渡型和混合型水库,各月库底水温可用式(D.2-4)计算,该式适用于23°~44°N地区:
N———大坝所在纬度;
Tb′、K′———参数,其值见表D(参见《水文计算规范》(SL278-2002))。
因南瓜坪水库坝址处无气温和水温实测资料,采用纬度和高程相近、且属于同一气候区的宁蒗县庄房水文站实测水温资料来代表南瓜坪坝址处天然水温资料,坝底水温根据式(D.2-4)和南瓜坪水库坝址纬度进行推算。
根据推求的水库表面水温和库底水温,利用中国水利水电科学院经验公式计算坝前水温的垂直分布情况,见表1、图2:
表1 南瓜坪水库坝前水温垂向分布计算结果表单位:℃
图2 南瓜坪水库水温垂向分布图
从该水库坝前水温计算结果来看,水库水表温度随气温的变化而变化,随着气温的逐渐增加,水库水面水温逐渐增加,库表水温在7.5℃~19.7℃之间变化。
在垂向分布上,冬季1、2、12月水库水温出现逆温,即随着坝前水深的增加,水库水温逐渐增加,3月和11月,气温和水体温度差异不大,水温随水深的增加而降低,但温度梯度变幅不大,其余月份,水库水温沿水深的增加,水温逐渐下降,且延着水深的增加,梯度逐渐减小。
在水深0~30m之间水库水温梯度较大,在30m水深以下,水温梯度较小。
南瓜坪水电站取水口底板高程2230m,取水口最大水深20m,按照其他水库经验,水库下泄水量水温以水深为18~20m处水体水温为下泄流量的水温。
由垂向水温分析结果可以得出,
坝前20m水深处水体(即南瓜坪水库下泄水量)年平均水温较天然水温下降1.7℃。
3.2.2 水库下游水温延程变化分析
南瓜坪电站为坝后式电站,水库下泄流量水温即为电站尾水水温。
电站尾水口与下游团结大沟(主要是农田灌溉)取水口之间的距离约25km,区间入流较多,其中流量较大的主要有清水河、西布河和沙力河等。
其中,清水河在南瓜坪水库下游1.4km汇入,西布河在水库下游7.8km处汇入,沙力河交汇口局南瓜坪水库9.2km。
根据支流汇入口的位置和汇口以上流域面积,利用下游总管田水文站径流资料,可以分别计算出各支流多年平均流量分别为2.18m3/s、3.88 m3/s和2.68 m3/s。
与南瓜坪水库坝址处多年平均流量为7.61 m3/s相比,各支流来水量较大,从南瓜坪水库下泄的低温水(比天然水温低1.7℃)通过河道长距离的自然增温(按每公里增温0.04℃计算,25km河道增温达1.0℃)和支流来水量天然水温的平衡作用,到团结大沟取水口时,通过南瓜坪水库下泄的低温水与原天然河道的水温差异已经很小。
4 对下游农田灌溉的影响分析
通过对南瓜坪水库水温的垂向变化和延程变化趋势分析,南瓜坪水库的建设改变了河道水体的水力学性质,导致水库整体的水温结构发生了变化,水库水温分布形成分层型,从水库下泄的水体水温较天然水温下降了1.7℃。
由于水库(或电站)尾水至下游农田灌溉沟渠――团结大沟取水口距离长达25km,且区间有较大支流加入,对低温水起到自然增温和平衡水温的作用,因此,南瓜坪水库建成后形成的低温水对下游通过团结大沟的农田灌溉用水水温基本上不会造成影响。
参考文献:
[1]中华人民共和国水利行业标准,《水文计算规范》(SL278-2002)。
[2]朱伯芳.库水温度估算.水利学报,1985 年第2 期。
[3]中南勘测设计研究院《水工建筑设计规范》编辑组,水库水温的统计分析。
作者简介:王明怀(1971-),男(汉族),工程师,主要从事水文水资源勘测和水文情报、预报工作。