一种水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利水电工程水文观测技术领域，具体是涉及一种水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法及系统。
【背景技术】
[0002]水利水电工程等拦河水工建筑物成库后改变了水库库区的水文情势与水体环境，水库既调蓄水量又储存热量，可能会导致水库库区水体水温出现分层现象，河流水温分层型水库在纵向河道上一般分为坝前库段的水温分层区、水库库中的水温过渡区、水库库尾的水温混合区三个水温分布特性区域。我国关于水库水温分层结构定性研究方面，一般普遍采用经验公式一径流-库容比数法(即参数法，又称库水替换次数法)来判定水库水温结构，经大量工程实践，该方法在判别水库水温结构中具有重要作用。
[0003]径流-库容比数法判定水库水温结构的指标为:
[0004]α =多年平均年径流量/水库总库容
[0005]β =—次洪水量/水库总库容
[0006]当α〈10时为分层型;α>20时为混合型；10 < α < 20时为过渡型。
[0007]—般来说，影响水库水温结构的主要因素有:入库来水量及水温，水库规模一库容、库长、库深等，泥沙，太阳辐射热即气候特征，取水口的位置及水库的调度运用方式，库内水下建筑物影响等。根据径流-库容比数法可知，水库入库洪水对分层型水库库区的水温结构分布特性具有重要影响。其中:对于分层型水库，当β>1.0时，洪水对水温结构有影响，为临时混合型；当β〈0.5时，洪水对水温结构无影响；当0.5〈β〈1.0时，洪水对水温结构有一定影响，但未破坏水温的分层结构。
[0008]目前，不同洪水入库过程对分层型坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区三个水温分布特性区域影响的机理研究很少，尤其是针对水温分层型水库在遭受洪水(一次洪水量在水温分层型水库总库容一半以上的洪水情况，即β>0.5)冲击情况下，其水库河道纵向上分区分布以及水库垂向断面上分层分布的水温结构破坏效应的观测研究，更是处于空白阶段，水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测的技术方法与要求缺乏相关导则或规范的有效统一，观测成果质量普遍存在系统性、代表性、可靠性不强等问题，对提高我国河流、水库等水体水温变化规律数学模型研究、经验公式改进及其计算软件开发等工作的参考意义不大，不能很好的指导水利水电工程库区环境影响系统研究工作的科学开展。
[0009]因此，如何开展水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测，研究洪水过程对分层型水库坝前库段的水温分层区、水库库中的水温过渡区、水库库尾的水温混合区三个水温分布特性区域的影响机理，并为进行相关环境影响的系统研究作好技术支撑，是十分必要的。
【发明内容】
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法及系统。根据水库入库的洪水发生、发展、消亡等不同过程实际，结合分层型水库坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区三个水温分布特性区域的河道纵向、断面垂向水温动态变化规律情况，对水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法作出要求，以提高水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测工作技术水平及成果质量，从而克服现有技术的不足。
[0011]本发明是通过如下技术方案予以实现的。
[0012]—种水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法，该方法是根据水库入库的洪水发生过程、发展过程及消亡过程实际，结合分层型水库坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区三个水温分布特性区域的河道纵向、断面垂向水温动态变化规律情况，对水库洪水冲击下水温动态变化的时间分布规律观测和空间分布规律观测，以及对水库洪水冲击下水温结构破坏效应河道横断面观测垂线的空间分布规律观测，以确保水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测成果的系统性、代表性、可靠性；
[0013]所述水库洪水冲击下水温动态变化的时间分布规律观测，是指根据水温分层型水库入库的洪水发生、发展、消亡不同过程进行不同观测工作周期的水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测；
[0014]所述水库洪水冲击下水温动态变化空间分布规律观测，是指在水温分层型水库入库的洪水发生、发展、消亡全过程进行河道纵向不同观测断面，以及各断面上的横向观测垂线的水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测；
[0015]所述水库洪水冲击下水温结构破坏效应河道横断面观测垂线的空间分布规律观测，是指在水库坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区的各观测断面横向上进行各条观测垂线布设及各观测垂线具体测点布设；
[0016]所述各观测断面横向上各条观测垂线布设，是指根据各观测断面宽度及观测工作精度要求，在各观测断面上布设水库洪水冲击下水温结构破坏效应水温动态变化观测垂线；
[0017]所述各观测垂线具体测点布设，是指根据观测断面深度实际，在水库洪水冲击下水温结构破坏效应水温动态变化观测垂线上布设具体水温测点。
[0018]所述水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法还包括水库洪水冲击下水温结构破坏效应的河道纵向不同观测断面的空间分布规律观测、水库坝前水温分层区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测、水库库中水温过渡区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测及水库库尾水温混合区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测。
[0019]所述水库洪水发生过程水温动态变化时间分布规律观测，是指根据水库及流域洪水预报情况，在水库一次洪水起涨发生前期、发生后期的一定时间段内，分别进行坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区的河道纵向、断面垂向水温观测。
[0020]所述水库洪水发展过程水温动态变化时间分布规律观测，是指根据水库洪水发生实际，在洪水起涨发生后至出现该次洪水过程最大洪峰的一定时间段内，分别进行坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区的河道纵向、断面垂向水温观测。
[0021]所述水库洪水消亡过程水温动态变化时间分布规律观测，是指根据水库洪水发生实际，在该次洪水过程最大洪峰出现后直至洪水消落的一定时间段内，分别进行坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区的河道纵向、断面垂向水温观测。
[0022]所述水库洪水冲击下水温结构破坏效应的河道纵向不同观测断面的空间分布规律观测，是指根据观测水库坝前水温分层区、库中水温过渡区、库尾水温混合区三个水温分布特性区域实际，进行洪水全过程河道纵向不同观测断面水温动态变化空间分布规律观测;所述水库坝前水温分层区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测，是指在水库坝前水温分层区根据该次洪水冲击后上游洪水水体或水库水体浑浊区扩散与发展情况，进行河道纵向水温动态变化空间分布规律观测断面的布设，以观测水库洪水冲击下水温结构破坏的消弱效应;所述水库库中水温过渡区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测，是指在水库库中水温过渡区全范围进行河道纵向水温动态变化空间分布规律观测断面的布设，以观测水库洪水冲击下水温结构破坏发展效应;所述水库库尾水温混合区洪水冲击下水温结构破坏效应河道纵向空间分布规律观测，是指在水库库尾水温混合区进行河道纵向水温动态变化空间分布规律观测断面的布设，以观测水库洪水入库水温分布情况。
[0023]—种水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测系统，包括依次相连的水库坝前水温分层区、库中水温过渡区及库尾水温混合区，所述坝前水温分层区、库中水温过渡区及库尾水温混合区均布设有若干观测断面及观测垂线，并在每条观测垂线上设置有相应的测点，在测点处安装有水温观测仪器。
[0024]所述观测断面的布设根据坝前水温分层区、库中水温过渡区及库尾水温混合区的区域特性与水库水温分布特征突变情况确定，其中，水库坝前水温分层区的观测断面布置间距为4 km?1 km;库中水温过渡区的观测断面布置间距为19 km?3 6 km;库尾水温混合区的观测断面布置间距为10km。
[0025]所述观测垂线在各观测断面上的布设根据各断面横向河道宽度及观测工作精度特性确定，每个观测断面的深弘线或中泓线上设置一条观测垂线；各垂线上的测点根据各垂线的实际确定，且每一条垂线的具体测点数目均不一，根据观测水深，各垂线的测点至少为I个。
[0026]所述水温观测仪器采用能自动记录水深、水温等参数的仪器，水温传感器的分辨率为0.0rC及以上，精度为±0.15°C及以上，量测范围-5?100 °C，水深传感器精度为0.3米及以上，工作深度范围O?500米。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]采用本发明所述的水库洪水冲击下水温结构破坏效应观测方法，对提高我国河流、水库等水体的水温变化及分布规律系统观测工作技术水平及成果质量，克服现有技术的不足，进一步提升我国河流、水库等水体水温变化规律数学模型研究、经验公式改进及其计算软件开发研究工作水平，推动行业技术进步具有重要意义，经济、社会、环境效益显著。
[0029]与现有技术相比，本发明系统考虑了水库