一種水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于水電工程監測技術領域，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律觀測方法。
【背景技術】
[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以及庫區和下游環境均會產生影響，因此對水庫庫區水體熱量時空分布特征進行研究，有利于對庫區生態環境進行有針對性的控制和改善。20世紀20年代，美國就開始了對水庫水溫進行系統的觀測，40年代后，許多國家對水庫水溫的變化規律、水溫對環境的影響、水溫的控制和利用等方面都進行了深入的研究，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律及相關效應的觀測研究更少，水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測的技術方法與要求缺乏相關導則或規范的有效統一，水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測成果質量普遍存在系統性、代表性、可靠性不強等問題，對提高我國河流水溫變化規律數學模型研究、經驗公式改進及其計算軟件開發等工作的參考意義不大。

【發明內容】

[0003]為了解決上述問題，本發明提供了一種水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測方法，結合水文年內與日內的水庫壩前水體垂向水溫分布規律、壩前水體流態分布、觀測人員及儀器安全保障等，對水庫壩前水體水溫時間、空間分布規律觀測方法作出要求，以提高水庫水溫變化規律觀測工作技術水平及成果質量。
[0004]本發明是通過如下技術方案予以實現的。
[0005]—種水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測方法，包括水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測和水庫壩前水體水溫空間分布規律觀測兩個方面，所述水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測又包括水文年內垂向水溫分布觀測和日內水溫時間分布規律觀測兩個方面；所述水庫壩前水體水溫空間分布規律觀測又包括水溫觀測垂線布設和水溫觀測垂線上測點布設兩個步驟；
[0006](I)水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測
[0007]①水文年內垂向水溫時間分布規律觀測
[0008]在一個水文年內，分階段測量水庫壩前水體垂向水溫分布:當所測水庫庫表、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；當所測水庫庫表、庫底水體水溫出現一個溫躍層，在該階段每月至少進行2期觀測，每期觀測時間間隔不超過15天；當所測水庫庫表、庫底水體水溫出現兩個溫躍層，在該階段每月至少進行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:在大壩進水口附近指定觀測點，采用水質監測儀置于進水口前指定觀測垂線的待測點上，待儀器讀數穩定，并自動記錄垂向測點水溫與水深數據后將探頭移至下一測點，直至整條垂線觀測完成；
[0010]②日內水溫時間分布規律觀測
[0011]觀測周期根據水庫所在地所處的季節、氣候條件導致的不同階段確定，每期現場施測應至少連續觀測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律觀測
[0013]①水溫觀測垂線布設:根據水庫大壩及進水口前流場分布情況，分別在大壩進水口中心線附近、大壩中心線附近以及壩體主河道不同距離布設若干縱向、橫向水溫觀測垂線，同時在大壩中心線外設置壩前水體水溫日內變化觀測垂線，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
[0015]分別在水溫觀測垂線水深方向的表層、溫變層、同溫層分別布設測點，并根據相鄰測點間溫差情況予以增設測點；各測點布設完畢后，觀測讀數并記錄。
[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，待儀器讀數穩定方可采集數據。
[0017]所述步驟⑴中，日內水溫時間分布規律觀測時，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時，水庫表層內的測點布設在水庫運行水位水面以下0.5米；水庫溫變層內的測點沿垂線水深方向每間隔2.0米布設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；水庫同溫層內的測點沿垂線水深方向每間隔5.0米布設I個，當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，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置鐵錘以作為配重，保證儀器在水中位置的穩定性。
[0021]本發明的有益效果是:
[0022]本發明所述的一種水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測方法，根據水文年內與日內的水庫壩前水體垂向水溫分布規律，充分考慮壩前水體流態分布情況、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、空間分布規律觀測方法，對水庫壩前水體水溫時空分布規律的觀測進行了有效覆蓋，確保了水庫水溫分布規律整體觀測成果的系統性、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-水電站進水口。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0026]本發明所述的一種水庫壩前水體水溫時空分布規律觀測方法，結合水文年內與日內的水庫壩前水體垂向水溫分布規律進行水文年內、日內不同時段的壩前水體水溫分布規律原型觀測；其包括水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測和水庫壩前水體水溫空間分布規律觀測兩個方面，所述水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測又包括水文年內垂向水溫分布觀測和日內水溫時間分布規律觀測兩個方面，水文年內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水體狀態為無溫躍層、有溫躍層兩種垂向水溫分布工況，日內水溫時間分布規律觀測則重點在于一天內的時間劃分，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律觀測又包括水溫觀測垂線布設和水溫觀測垂線上測點布設兩個步驟。下面對各個觀測步驟及要點進行詳細描述:
[0027](I)水庫壩前水體水溫時間分布規律觀測
[0028]①水文年內垂向水溫時間分布規律觀測
[0029]在一個水文年內，分階段測量水庫壩前水體垂向水溫分布:當所測水庫庫表、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；當所測水庫庫表、庫底水體水溫出現一個溫躍層，在該階段每月至少進行2期觀測，每期觀測時間間隔不超過15天；當所測水庫庫表、庫底水體水溫出現兩個溫躍層，在該階段每月至少進行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，在大壩進水口附近指定觀測點，采用水溫監測儀置于進水口前指定觀測垂線的待測點上，停留至少15秒，待儀器讀數穩定，并自動記錄垂向測點水溫與水深數據后將探頭移至下一測點，直至整條垂線觀測完成，回收探頭，并現場備份觀測儀器相關數據。觀測時，需在水溫觀測儀器上捆綁設置鐵錘以作為配重，以保持觀測垂線線型，從而保證儀器在水中位置的穩定性；除此之外，在施測中要確保并維持各條水