一种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水电工程监测技术领域，涉及一种水库水体热量的时空分布特征，尤其是涉及一种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法。
【背景技术】
[0002]修建水库一般使大坝上游流速减小、水深增加、水体增大，引起热量分布的改变，通常以温度来表示水库水体热量时空分布特征。水库水温的改变对水质以及库区和下游环境均会产生影响，因此对水库库区水体热量时空分布特征进行研究，有利于对库区生态环境进行有针对性的控制和改善。20世纪20年代，美国就开始了对水库水温进行系统的观测，40年代后，许多国家对水库水温的变化规律、水温对环境的影响、水温的控制和利用等方面都进行了深入的研究，而中国于60年代才开始开展这项研究工作，因此，我国的河流水库水温变化规律分布情况观测研究工作开展相对滞后，尤其是针对水库坝前水体水温时空分布规律及相关效应的观测研究更少，水库坝前水体水温时空分布规律观测的技术方法与要求缺乏相关导则或规范的有效统一，水库坝前水体水温时空分布规律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。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法，结合水文年内与日内的水库坝前水体垂向水温分布规律、坝前水体流态分布、观测人员及仪器安全保障等，对水库坝前水体水温时间、空间分布规律观测方法作出要求，以提高水库水温变化规律观测工作技术水平及成果质量。
[0004]本发明是通过如下技术方案予以实现的。
[0005]—种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法，包括水库坝前水体水温时间分布规律观测和水库坝前水体水温空间分布规律观测两个方面，所述水库坝前水体水温时间分布规律观测又包括水文年内垂向水温分布观测和日内水温时间分布规律观测两个方面；所述水库坝前水体水温空间分布规律观测又包括水温观测垂线布设和水温观测垂线上测点布设两个步骤；
[0006](I)水库坝前水体水温时间分布规律观测
[0007]①水文年内垂向水温时间分布规律观测
[0008]在一个水文年内，分阶段测量水库坝前水体垂向水温分布:当所测水库库表、库底水体水温温差较小，处于无温跃层阶段，则每月观测I期，每期观测时间间隔不超过30天；当所测水库库表、库底水体水温出现一个温跃层，在该阶段每月至少进行2期观测，每期观测时间间隔不超过15天；当所测水库库表、库底水体水温出现两个温跃层，在该阶段每月至少进行3期观测，每期观测时间间隔不超过10天；
[0009]具体观测方法为:在大坝进水口附近指定观测点，采用水质监测仪置于进水口前指定观测垂线的待测点上，待仪器读数稳定，并自动记录垂向测点水温与水深数据后将探头移至下一测点，直至整条垂线观测完成；
[0010]②日内水温时间分布规律观测
[0011]观测周期根据水库所在地所处的季节、气候条件导致的不同阶段确定，每期现场施测应至少连续观测2天；观测频次则为每天昼间、夜间至少各观测I次，观测方法与步骤①中相同；
[0012](2)水库坝前水体水温空间分布规律观测
[0013]①水温观测垂线布设:根据水库大坝及进水口前流场分布情况，分别在大坝进水口中心线附近、大坝中心线附近以及坝体主河道不同距离布设若干纵向、横向水温观测垂线，同时在大坝中心线外设置坝前水体水温日内变化观测垂线，各水温观测垂线的间距以确保对坝前水体垂向有效覆盖为宜；
[0014]②水温观测垂线上测点布设
[0015]分别在水温观测垂线水深方向的表层、温变层、同温层分别布设测点，并根据相邻测点间温差情况予以增设测点；各测点布设完毕后，观测读数并记录。
[0016]所述步骤(I)中，观测方法采用人工操作方式，将水温观测仪器置于水库坝前指定水温观测垂线的待测点上，停留至少15秒，待仪器读数稳定方可采集数据。
[0017]所述步骤⑴中，日内水温时间分布规律观测时，所述昼间与夜间的划分以日出、日落为划分界限，或规定其中昼间为每日06:00?22:00，夜间为22:00?06:00.
[0018]所述步骤(2)中，水温观测垂线上测点布设时，水库表层内的测点布设在水库运行水位水面以下0.5米；水库温变层内的测点沿垂线水深方向每间隔2.0米布设I个，若两相邻测点之间温差超过0.3°C，在该两相邻测点间增加测点；水库同温层内的测点沿垂线水深方向每间隔5.0米布设I个，当两相邻测点之间温差超过0.2°C时，在该两相邻测点间增加测点。
[0019]所述步骤⑴和步骤⑵中采用的水温观测仪器需要能自动记录水深、水温等参数，水温传感器的分辨率为0.01°C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0.3m及以上，工作深度范围O?500m。
[0020]所述步骤(I)中，观测时，需在水温观测仪器上捆绑设置铁锤以作为配重，保证仪器在水中位置的稳定性。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]本发明所述的一种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法，根据水文年内与日内的水库坝前水体垂向水温分布规律，充分考虑坝前水体流态分布情况、观测人员及仪器安全保障等因素，采用了水库坝前水体水温时间、空间分布规律观测方法，对水库坝前水体水温时空分布规律的观测进行了有效覆盖，确保了水库水温分布规律整体观测成果的系统性、代表性、可靠性。
【附图说明】
[0023]图1为红水河龙滩水电站坝前水体水温时空分布规律观测垂线分布图。
[0024]图中:1-第一水温观测垂线，2-第二水温观测垂线，3-第三水温观测垂线，4-水温日内变化观测垂线，5-第四水温观测垂线，6-第五水温观测垂线，7-第六水温观测垂线，8-水电站大坝，9-水电站进水口。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0026]本发明所述的一种水库坝前水体水温时空分布规律观测方法，结合水文年内与日内的水库坝前水体垂向水温分布规律进行水文年内、日内不同时段的坝前水体水温分布规律原型观测；其包括水库坝前水体水温时间分布规律观测和水库坝前水体水温空间分布规律观测两个方面，所述水库坝前水体水温时间分布规律观测又包括水文年内垂向水温分布观测和日内水温时间分布规律观测两个方面，水文年内垂向水温分布观测一般考虑按照时间段划分，并充分考虑该事件段内水体状态为无温跃层、有温跃层两种垂向水温分布工况，日内水温时间分布规律观测则重点在于一天内的时间划分，合理安排观测的时间点；所述水库坝前水体水温空间分布规律观测又包括水温观测垂线布设和水温观测垂线上测点布设两个步骤。下面对各个观测步骤及要点进行详细描述:
[0027](I)水库坝前水体水温时间分布规律观测
[0028]①水文年内垂向水温时间分布规律观测
[0029]在一个水文年内，分阶段测量水库坝前水体垂向水温分布:当所测水库库表、库底水体水温温差较小，处于无温跃层阶段，则每月观测I期，每期观测时间间隔不超过30天；当所测水库库表、库底水体水温出现一个温跃层，在该阶段每月至少进行2期观测，每期观测时间间隔不超过15天；当所测水库库表、库底水体水温出现两个温跃层，在该阶段每月至少进行3期观测，每期观测时间间隔不超过10天；
[0030]具体观测方法为:采用人工操作方式，在大坝进水口附近指定观测点，采用水温监测仪置于进水口前指定观测垂线的待测点上，停留至少15秒，待仪器读数稳定，并自动记录垂向测点水温与水深数据后将探头移至下一测点，直至整条垂线观测完成，回收探头，并现场备份观测仪器相关数据。观测时，需在水温观测仪器上捆绑设置铁锤以作为配重，以保持观测垂线线型，从而保证仪器在水中位置的稳定性；除此之外，在施测中要确保并维持各条水