一種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水電工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水庫水體熱量的時空分布特征，尤其是涉及一種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]修建水庫一般使大壩上游流速減小、水深增加、水體增大，引起熱量分布的改變，通常以溫度來表示水庫水體熱量時空分布特征。水庫水溫的改變對水質(zhì)以及庫區(qū)和下游環(huán)境均會產(chǎn)生影響，因此對水庫庫區(qū)水體熱量時空分布特征進(jìn)行研究，有利于對庫區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有針對性的控制和改善。20世紀(jì)20年代，美國就開始了對水庫水溫進(jìn)行系統(tǒng)的觀測，40年代后，許多國家對水庫水溫的變化規(guī)律、水溫對環(huán)境的影響、水溫的控制和利用等方面都進(jìn)行了深入的研究，而中國于60年代才開始開展這項研究工作，因此，我國的河流水庫水溫變化規(guī)律分布情況觀測研究工作開展相對滯后，尤其是針對水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律及相關(guān)效應(yīng)的觀測研究更少，水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測的技術(shù)方法與要求缺乏相關(guān)導(dǎo)則或規(guī)范的有效統(tǒng)一，水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測成果質(zhì)量普遍存在系統(tǒng)性、代表性、可靠性不強(qiáng)等問題，對提高我國河流水溫變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型研究、經(jīng)驗公式改進(jìn)及其計算軟件開發(fā)等工作的參考意義不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法，結(jié)合水文年內(nèi)與日內(nèi)的水庫壩前水體垂向水溫分布規(guī)律、壩前水體流態(tài)分布、觀測人員及儀器安全保障等，對水庫壩前水體水溫時間、空間分布規(guī)律觀測方法作出要求，以提高水庫水溫變化規(guī)律觀測工作技術(shù)水平及成果質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
[0005]—種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法，包括水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測和水庫壩前水體水溫空間分布規(guī)律觀測兩個方面，所述水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測又包括水文年內(nèi)垂向水溫分布觀測和日內(nèi)水溫時間分布規(guī)律觀測兩個方面；所述水庫壩前水體水溫空間分布規(guī)律觀測又包括水溫觀測垂線布設(shè)和水溫觀測垂線上測點布設(shè)兩個步驟；
[0006](I)水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測
[0007]①水文年內(nèi)垂向水溫時間分布規(guī)律觀測
[0008]在一個水文年內(nèi)，分階段測量水庫壩前水體垂向水溫分布:當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫溫差較小，處于無溫躍層階段，則每月觀測I期，每期觀測時間間隔不超過30天；當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫出現(xiàn)一個溫躍層，在該階段每月至少進(jìn)行2期觀測，每期觀測時間間隔不超過15天；當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫出現(xiàn)兩個溫躍層，在該階段每月至少進(jìn)行3期觀測，每期觀測時間間隔不超過10天；
[0009]具體觀測方法為:在大壩進(jìn)水口附近指定觀測點，采用水質(zhì)監(jiān)測儀置于進(jìn)水口前指定觀測垂線的待測點上，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定，并自動記錄垂向測點水溫與水深數(shù)據(jù)后將探頭移至下一測點，直至整條垂線觀測完成；
[0010]②日內(nèi)水溫時間分布規(guī)律觀測
[0011]觀測周期根據(jù)水庫所在地所處的季節(jié)、氣候條件導(dǎo)致的不同階段確定，每期現(xiàn)場施測應(yīng)至少連續(xù)觀測2天；觀測頻次則為每天晝間、夜間至少各觀測I次，觀測方法與步驟①中相同；
[0012](2)水庫壩前水體水溫空間分布規(guī)律觀測
[0013]①水溫觀測垂線布設(shè):根據(jù)水庫大壩及進(jìn)水口前流場分布情況，分別在大壩進(jìn)水口中心線附近、大壩中心線附近以及壩體主河道不同距離布設(shè)若干縱向、橫向水溫觀測垂線，同時在大壩中心線外設(shè)置壩前水體水溫日內(nèi)變化觀測垂線，各水溫觀測垂線的間距以確保對壩前水體垂向有效覆蓋為宜；
[0014]②水溫觀測垂線上測點布設(shè)
[0015]分別在水溫觀測垂線水深方向的表層、溫變層、同溫層分別布設(shè)測點，并根據(jù)相鄰測點間溫差情況予以增設(shè)測點；各測點布設(shè)完畢后，觀測讀數(shù)并記錄。
[0016]所述步驟(I)中，觀測方法采用人工操作方式，將水溫觀測儀器置于水庫壩前指定水溫觀測垂線的待測點上，停留至少15秒，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定方可采集數(shù)據(jù)。
[0017]所述步驟⑴中，日內(nèi)水溫時間分布規(guī)律觀測時，所述晝間與夜間的劃分以日出、日落為劃分界限，或規(guī)定其中晝間為每日06:00?22:00，夜間為22:00?06:00.
[0018]所述步驟(2)中，水溫觀測垂線上測點布設(shè)時，水庫表層內(nèi)的測點布設(shè)在水庫運(yùn)行水位水面以下0.5米；水庫溫變層內(nèi)的測點沿垂線水深方向每間隔2.0米布設(shè)I個，若兩相鄰測點之間溫差超過0.3°C，在該兩相鄰測點間增加測點；水庫同溫層內(nèi)的測點沿垂線水深方向每間隔5.0米布設(shè)I個，當(dāng)兩相鄰測點之間溫差超過0.2°C時，在該兩相鄰測點間增加測點。
[0019]所述步驟⑴和步驟⑵中采用的水溫觀測儀器需要能自動記錄水深、水溫等參數(shù)，水溫傳感器的分辨率為0.01°C及以上，精度為±0.15°C及以上，量測范圍-5?100°C，水深傳感器精度為0.3m及以上，工作深度范圍O?500m。
[0020]所述步驟(I)中，觀測時，需在水溫觀測儀器上捆綁設(shè)置鐵錘以作為配重，保證儀器在水中位置的穩(wěn)定性。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明所述的一種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法，根據(jù)水文年內(nèi)與日內(nèi)的水庫壩前水體垂向水溫分布規(guī)律，充分考慮壩前水體流態(tài)分布情況、觀測人員及儀器安全保障等因素，采用了水庫壩前水體水溫時間、空間分布規(guī)律觀測方法，對水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律的觀測進(jìn)行了有效覆蓋，確保了水庫水溫分布規(guī)律整體觀測成果的系統(tǒng)性、代表性、可靠性。
【附圖說明】
[0023]圖1為紅水河龍灘水電站壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測垂線分布圖。
[0024]圖中:1-第一水溫觀測垂線，2-第二水溫觀測垂線，3-第三水溫觀測垂線，4-水溫日內(nèi)變化觀測垂線，5-第四水溫觀測垂線，6-第五水溫觀測垂線，7-第六水溫觀測垂線，8-水電站大壩，9-水電站進(jìn)水口。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0026]本發(fā)明所述的一種水庫壩前水體水溫時空分布規(guī)律觀測方法，結(jié)合水文年內(nèi)與日內(nèi)的水庫壩前水體垂向水溫分布規(guī)律進(jìn)行水文年內(nèi)、日內(nèi)不同時段的壩前水體水溫分布規(guī)律原型觀測；其包括水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測和水庫壩前水體水溫空間分布規(guī)律觀測兩個方面，所述水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測又包括水文年內(nèi)垂向水溫分布觀測和日內(nèi)水溫時間分布規(guī)律觀測兩個方面，水文年內(nèi)垂向水溫分布觀測一般考慮按照時間段劃分，并充分考慮該事件段內(nèi)水體狀態(tài)為無溫躍層、有溫躍層兩種垂向水溫分布工況，日內(nèi)水溫時間分布規(guī)律觀測則重點在于一天內(nèi)的時間劃分，合理安排觀測的時間點；所述水庫壩前水體水溫空間分布規(guī)律觀測又包括水溫觀測垂線布設(shè)和水溫觀測垂線上測點布設(shè)兩個步驟。下面對各個觀測步驟及要點進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0027](I)水庫壩前水體水溫時間分布規(guī)律觀測
[0028]①水文年內(nèi)垂向水溫時間分布規(guī)律觀測
[0029]在一個水文年內(nèi)，分階段測量水庫壩前水體垂向水溫分布:當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫溫差較小，處于無溫躍層階段，則每月觀測I期，每期觀測時間間隔不超過30天；當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫出現(xiàn)一個溫躍層，在該階段每月至少進(jìn)行2期觀測，每期觀測時間間隔不超過15天；當(dāng)所測水庫庫表、庫底水體水溫出現(xiàn)兩個溫躍層，在該階段每月至少進(jìn)行3期觀測，每期觀測時間間隔不超過10天；
[0030]具體觀測方法為:采用人工操作方式，在大壩進(jìn)水口附近指定觀測點，采用水溫監(jiān)測儀置于進(jìn)水口前指定觀測垂線的待測點上，停留至少15秒，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定，并自動記錄垂向測點水溫與水深數(shù)據(jù)后將探頭移至下一測點，直至整條垂線觀測完成，回收探頭，并現(xiàn)場備份觀測儀器相關(guān)數(shù)據(jù)。觀測時，需在水溫觀測儀器上捆綁設(shè)置鐵錘以作為配重，以保持觀測垂線線型，從而保證儀器在水中位置的穩(wěn)定性；除此之外，在施測中要確保并維持各條水