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第27卷第5期2008年10月水 力 發(fā) 電 學(xué) 報

JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERINGVol.27 No.5Oct.,2008

水庫水溫數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用

陸俊卿,張小峰,強繼紅,梅志宏,楊芳麗,董炳江

(11環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所,廣州 510655;21武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室,武漢430072;

31中國水電顧問集團昆明勘測設(shè)計研究院,昆明650051)

摘 要:對標(biāo)準(zhǔn)k-E紊流模型進(jìn)行浮力修正,建立了剖面二維及三維水庫水溫計算的浮力流模型并采用已建漫灣水庫庫區(qū)實測水溫資料對模型進(jìn)行了檢驗。將檢驗后的模型應(yīng)用于甌江灘坑水庫的水溫分布預(yù)測研究中,其中采用剖面二維模型進(jìn)行全庫水溫分布預(yù)測,并為壩前三維模型提供進(jìn)口邊界;采用三維模型對近壩段水流結(jié)構(gòu)以及水電站下泄水溫進(jìn)行精確模擬,從而實現(xiàn)下泄水溫的精確模擬。根據(jù)計算結(jié)果,分析了水庫建成后下泄水溫與天然水溫的差異,對比了各典型年不同電站開機組數(shù)和不同電站取水口高程條件下水庫下泄水溫的差別,為該電站取水口高程和機組運行方式的制定提供了一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:環(huán)境水力學(xué);水庫水溫;數(shù)學(xué)模型;浮力流k-E模型;下泄水溫中圖分類號:X143

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

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Numericalmodelfortemperaturesimulationofwaterinreservoir

LUJunqing,ZHANGXiaofeng,QIANGJihong,MEIZhihong,YANFangli,DONGBingjiang

(11SouthChinaInstituteofEnvironmentalScience,Guangzhou 510655;

21StateKeyLaboratoryofWaterResourceandHydropowerEng.Sci.,WuhanUniversity,Wuhan 430072;

31KunmingHydroelectricInvestigation,DesignandResearchInstitute,Kunming 650051)

Abstract:Basedonthestandardk-Emodel,thevertical2-Dand3-Dbuoyantflowmodelforsimulatingthewatertemperatureindeepreservoirisdeveloped.ThedevelopedmodelverifiedbythemeasureddataofManwanreservoirisusedtopredictthewatertemperatureinTankengreservoir.Withtheboundaryconditionprovidedbyvertical2-Dmodel,3-Dwatertemperaturemodelisadoptedtopredictthetemperatureofdischargedwater.Thesimulatedwatertemperatureindifferenttypicalyearsiscomparedwiththewatertemperatureundernaturalcondition.Theresultscanassistinthedecisionofwaterintakeelevationandoperationofgeneratingunitsandreservoirmanagementforprotectionoftheaquaticenvironment.

Keywords:environmentalhydraulics;watertemperatureinreservoir;mathematicalmodel;buoyantflowmodel;temperatureofdischargedwater

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0 引言

水溫是水環(huán)境中最重要的影響因子之一,水的物理、化學(xué)性質(zhì)以及水生生物、農(nóng)作物對水溫均比較敏感。水庫建設(shè)作為開發(fā)利用水資源中最常見的工程措施,在帶來巨大經(jīng)濟社會效益的同時,也改變了天然河流的徑流過程以及熱交換過程,引起水體溫度分布以及生態(tài)環(huán)境變化。由于水庫水溫對庫區(qū)水的利用,大壩安全以及壩下游河道的水生物繁殖和生態(tài)平衡等方面都有重要影響,因此準(zhǔn)確模擬和預(yù)測水庫的水溫分布規(guī)律以及水電站下泄水溫過程具有重大的工程意義。

為預(yù)測水庫建設(shè)后水庫水溫的變化情況,國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究取得了一定的成果。水溫預(yù)測方法大致可分為兩類:經(jīng)驗法和數(shù)學(xué)模型法。經(jīng)驗法研究較早,發(fā)展較為成熟,具有簡單實用的優(yōu)點。數(shù)學(xué)模型

收稿日期:2007-03-21

基金項目:科技部/973計劃0(2003CB415203)

作者簡介:陸俊卿(1979)),男,博士研究生.E-mail:ljqyl@yahoo.com.cn

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