一种水库坝前垂向水温参混逆温效应观测方法及装置的制造方法
【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坝前垂向水温参混逆温效应观测方法及装置。
【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。对于水温分层型水库，其坝前垂向水温结构总体来说可分为库面的温水层、库中的斜温层、库下的冷水层三个部分，水温分层型水库大多数的增暖和冷却现象都在温水层(温变层)进行，温水层以下是温度变化较迅速的斜温层(温跃层)，斜温层以下是热量难以交换的冷水层(滞温层)。
[0003]对于水温分层型水库，在夏季，水温分层后形成了较为稳定的斜温层，坝前水域水体温度在水平方向上保持不变，仅垂直方向存在变化，而且由水温引起的垂向密度梯度上下(下面水体重、上面水体轻)很难产生渗混，形成了入流和出流的水平层流;根据我国大部分水温分层型水库统计资料，其夏季库面温水层和库下冷水层温差可达15?20°C。
[0004]在秋季，水温分层型水库表层水温度降低，密度增加，库面水下沉，产生对流现象，进入对流期，这样入流和出流的流动，再加上来水的均匀渗混，使库水温达到了均匀分布。
[0005]在冬季，水温分层型水库坝前表层水体水温基本处于均匀分布，部分水温分层型水库还可能会形成表面冰盖，冰盖下面是4°C的水，形成冬季坝前水体逆温分层分布。
[0006]春季来临后，水库上层热量的输入大于支出，使水库表面温度升高，接近4°C时，会发生上下水层之间的水量交换，如遇有强风，则全深度的水达到均匀密度分布，水库水温也均匀分布。
[0007]随着次年夏季的来临，水库表面温度升高，由于外力影响，热量向较深层传递，在表面形成暖而轻的水层，冷而重的水分布在库底，如果混合不能充分补偿这种温度和密度的垂直分布，则形成夏季水库水温分层结构。这种水温分层型水库多出现在规模较大，并且水流较慢的大型水库。
[0008]目前，我国水温分层型水库坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化规律的机理研究很少，尤其是针对水温分层水库坝前垂向水温参混逆温效应观测研究，更是处于空白阶段，水温分层水库坝前垂向水温参混逆温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环境影响系统研究工作的科学开展。
[0009]因此，如何开展水温分层水库坝前垂向水温参混逆温效应观测，研究水温分层型水库坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温变化规律的影响机理，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，本发明提供了一种水库坝前垂向水温参混逆温效应观测方法及装置。根据水温分层型水库坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化规律情况，对水温分层水库坝前垂向水温参混逆温效应观测方法作出要求，以提高水温分层水库坝前垂向水温参混逆温效应观测工作技术水平及成果质量，从而克服了现有技术的不足。
[0011]本发明是通过如下技术方案予以实现的。
[0012]—种水库坝前垂向水温参混逆温效应观测方法，该方法是根据水温分层型水库坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化实际，提出了水温分层水库坝前垂向水温参混逆温动态变化的观测垂线布设、垂线测点布设以及观测工作周期安排；
[0013]所述水温分层水库坝前垂向水温参混逆温动态变化的观测垂线布设，是指在水温分层型水库坝前水域一定范围布设若干坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线，以观测坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化情况；
[0014]所述水温分层水库坝前垂向水温参混逆温动态变化的垂线测点布设，是指根据坝前水域水深及观测工作精度要求，在布设的坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线上采取自动观测、人工观测或自动观测加人工观测的方式，以观测坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化情况；
[0015]所述水温分层水库坝前垂向水温参混逆温动态变化的观测工作周期安排，是指根据水温分层型水库不同季节坝前水域水体垂向参混逆温、水量交换变化情况，结合不同季节坝前水域垂向水温变化实际，在坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线上采取长期自动观测或定期人工观测或长期自动观测加定期人工观测的方式，以观测坝前水域不同季节的垂向水温结构参混逆温动态变化情况。
[0016]所述布设若干坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线，是指根据观测工作精度要求，分别在坝前库区河道深弘线上与进水口中心线上布设若干坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线，观测垂线具体布设数目、位置分布应根据观测精度工作要求确定，各观测垂线在河道横向与纵向上的间距宜在200米?500米。
[0017]所述坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线的具体布置数量如下:
[0018]当坝前水域宽度在500米以内时，水温观测垂线为I条?2条，其中坝前库区河道深弘线上至少设置I条；
[0019]当坝前水域宽度在500米至1000米时，水温观测垂线宜为2条?3条，其中坝前库区河道深弘线上、进水口中心线上至少各设置I条；
[0020]当坝前水域宽度在1000米至2000米时，水温观测垂线宜为3条?5条，其中坝前库区河道深弘线上、进水口中心线上至少各设置I条；
[0021 ]当坝前水域宽度在2000米以上时，具体水温观测垂线布设数量应根据观测工作精度要求予以设置，其中坝前库区河道深弘线上、进水口中心线上至少各设置I条。
[0022]所述坝前垂向水温参混逆温动态变化自动观测，是指在坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线上设置水温自动观测装置，以连续观测坝前水域垂向水温参混逆温动态变化情况。
[0023]所述坝前垂向水温参混逆温动态变化人工观测，是指在坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线上采取水温观测仪器进行人工观测的方式，以定期观测坝前水域垂向水温参混逆温动态变化情况。
[0024]—种水库坝前垂向水温参混逆温效应观测装置，包括浮球、探头链及设置在探头链上的若干水温水位在线观测探头，所述探头链连接于浮球下部，所述探头链下端还设置有配重物。
[0025]所述浮球为漂浮于水库表面并承受一定配重的浮体，浮球直径根据配重所需浮力确定。
[0026]所述水温水位在线观测探头为具有数据远程在线传输功能的水温水位传感器，其水温测量分辨率为0.0l0C，精度为0.10C，范围为-40?100°C，水位测量精度为0.1米。
[0027]所述水温水位在线观测探头采用电池作为电源，采用0.2毫米壁厚的不锈钢外壳封装。
[0028]所述水温水位在线观测探头在坝前垂向水温参混逆温动态变化观测垂线上等距设置，间距为2米至1米。
[0029]本发明的有益效果是:
[0030]采用本发明所述的观测方法及装置，提高了我国河流、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，克服了现有技术的不足，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