山西水技术与应用山西水山西水SHAANXIWATEERREESOURCCES入库水流流量对水库水温分布数值影响模拟研究郭虹俊（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原030024）［摘要］在河流上筑坝建库具有显著的综合效益，但水库蓄水后将改变原有天然河道水温的时空分布，从而给经济发展和环境等带来不利影响。在水库水温分布研究中，入库水流流量是重要的影响因素之一。通过建立数学模型，在给定不同入流资料下的入库水流流量对库区水温分布的影响规律进行分析研究。［关键词］综合效益；天然河道；水温分层；入库水流［中图分类号］TV672+.9［文献标识码］C［文章编号］1004-7042（2014）07-0026-021计算区域及网格划分以水库实测地形资料为基础，构造计算区域的网格，网格在主流方向上尺寸为100m，水平方向为20～100m，水深方向为2～10m，库区水流下泄出口处为坝址处从上往下垂向第14个网格，约在正常蓄水位下30~40m。2流量对象设计在实际工程中，入流资料越精确，则模拟结果越精确，但资料很难获取，尤其是比较详细完备资料的获取更有难度，需要耗费大量精力。因此有必要研究不同详尽程度资料的模拟精确性差异，从而为工程研究中入流资料的选择提供参考。在考虑入流流量的影响时，根据流量资料的不同详尽程度，设计五级流量对象，即Q1，Q2，Q3，Q4，Q（5对应的入流流量分别为逐日平均流量Q日，逐月平均流量Q月，季平均流量Q季，丰/枯期平均流量Q期，年平均流量Q年）。其中最详细入流流量资料Q日是第一级，其他流量在Q日基础上逐级依次计算得出，从而使入流资料从详细到逐级概化。在逐级概化流量对象时，考虑到水库实际运行情况，若入流流量资料改变，则相应对象的出流流量也应随之变化，以适应水库运行的需要。针对流量对象Q1，Q2，Q3，Q4，拟用全年的调度运行和水位变化情况作为控制依据，以入流资料最详细的Q1的全年水位变化作为基准，调整各对象月均出流流量，使这几个对象全年月均水位变化趋于一致。对于Q5对象，因为入流流量资料为年平均流量，入流资料很概化，若以全年的调度运行和水位变化情况作为控制基准来调整月均出流流量，某些月份会出现不泄流情况，既不符合工程实际又难以实现。因此，针对入流流量资料最为粗略的Q5对象，忽略水位影响，全年给定一个常水位运行。由于水库正常蓄水位3516m，而流量对象Q1，Q2，Q3，Q4的全年运行水位进行年平均后为3502m，即全年实际运行水位是在年平均水位上下浮动，一般达不到正常蓄水位。因此Q5概化为水库全年保持在年平均水位运行，且入流量和出流量一致，都为年均入流流量。3流量计算结果分析3.1不同流量对象下全年各月份坝前垂向水温分布根据数值模拟结果，水库建成后将出现明显的水温分层现象。坝前垂向水温分布与坝体表面的温度应力及出口处下泄水温密切相关，相对高程0m对应水库的正常蓄水位为3516m。不同流量对象下，坝前断面垂向水温的全年变化规律一致。水库建成后，1—10月将出现明显的水温分层现象。5—10月表层水温高于底层水温，全年最高水温出现在8月。7—9月气温较高，水库处于高水位运行，同时受出流影响，坝前出现双温跃层现象。11—12月为过渡期，坝前垂向水温几乎为等温分布，分别约为7℃和5℃。1—4月出现逆温，受冬季气温影响，表层水温低于底层。此时表层水温最低可达0℃（可能出现结冰情况），底层温度约4℃，流量对象Q5约为3℃，表层底层温差可达-4℃。通过对各个流量对象的计算结果比较来看，Q1，Q2，Q3，Q4各月的水温变化规律几乎一致，Q1和Q2各月垂向水温分布最为接近，其次是Q3和Q4，Q5的计算结果与其他对象相比差别相对较大。其他对象12月几乎为全库等温状态，温度稳定在5℃左右，而Q5在12月表层有一厚度约10m的弱变温层，坝前垂向温26山西水利山西水利晋水文苑︵作者系省水利厅退休干部︶敬爱家家家家老家好是适给爱爱国社应人幼国家会家是成长的地方家家家家是人人庭人和勤孝的谐劳家中冬暖夏凉家◎张浴技术与应用·2014年第7期度分布约从表面1℃向下变到4℃，出现逆温现象。3.2不同流量对象下四季代表月水库表面水温分布受入流、太阳辐射、库表面风的影响，水库表面水温比底层水温变化大，通过流量对象Q1下春...