二龍灘水庫工程的修建對(duì)當(dāng)?shù)毓喔人疁氐挠绊?/h1>
2015-02-20 09:10:57王潔
四川水利 2015年1期
王 潔
(四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 德陽，618000)
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二龍灘水庫工程的修建對(duì)當(dāng)?shù)毓喔人疁氐挠绊?/p>
王 潔
(四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 德陽，618000)
本文分析了二龍灘水庫水溫結(jié)構(gòu)，采用水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)水庫水溫進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)合水庫高程～面積、庫容、平均水深分析了預(yù)測結(jié)果，并繪制了垂向水溫分布圖。最后結(jié)合主要農(nóng)作物生育期溫度指標(biāo)，對(duì)灌溉用水抽取、輸送過程中水溫對(duì)農(nóng)作物的影響進(jìn)行了預(yù)測和分析。
預(yù)測水溫 灌溉水溫 農(nóng)作物 二龍灘水庫
二龍灘工程屬于中型水利工程，壩高53m，大壩的修建減輕了當(dāng)?shù)厮Y源利用不合理帶來的生態(tài)環(huán)境影響，提供了灌溉、供水、生態(tài)等方面的綜合效益。但由于水庫蓄水，將改變庫區(qū)和大壩下游河段的水文情勢和水環(huán)境現(xiàn)狀，其中水溫是水質(zhì)因素的一項(xiàng)重要變量。水溫變化對(duì)庫區(qū)及下游河段的農(nóng)田灌溉、水生生物及生活用水等將產(chǎn)生重大影響，水溫不僅是水庫水環(huán)境中的主要研究內(nèi)容，也在水庫的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)用管理中起著重要作用。因此研究水溫對(duì)下游灌溉用水的影響，具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 工程概況及灌溉制度
1.1 工程概況
二龍灘水庫位于高縣境內(nèi)西北南廣河左岸支流二夾河上，壩址位于高縣可久鎮(zhèn)金龍村月亮沱，控制集水面積148km2。根據(jù)高縣氣象站1959～2010年實(shí)測氣象資料分析統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫18.1℃，極端最高氣溫為40.3℃，極端最低氣溫為-3.7℃，多年平均相對(duì)濕度82%，年平均日照時(shí)數(shù)1071.7h，年平均蒸發(fā)量1181.8mm，多年平均降水量993.9mm，多年平均風(fēng)速1.1m/s。
水庫的開發(fā)任務(wù)是以灌溉和城市供水為主、兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜飲水等綜合利用。二龍灘水庫工程由水庫樞紐和渠道工程兩大部分組成。水庫樞紐最大壩高53m，正常蓄水位416m，總庫容1120萬m3，興利庫容849萬m3，樞紐由攔河大壩、泄洪隧洞、放空隧洞和取水隧洞等建筑物組成。灌區(qū)布置干渠1條，支渠7條，總長54.72km。其中，干渠長24.389km，慶符支渠長3.311km，其余支渠灌面均在萬畝以下。灌區(qū)干渠布置明渠2.598km，慶符支渠布置明渠1.08km，設(shè)計(jì)灌面0.51萬hm2。
1.2 灌溉制度
1.2.1 灌區(qū)田土規(guī)劃及作物組成。高縣屬四川省農(nóng)業(yè)資源分區(qū)的盆緣丘陵農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的總體思路是：穩(wěn)定種植業(yè)，壯大養(yǎng)殖業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)作物種植比例，突出區(qū)域特色。灌區(qū)現(xiàn)狀田土比為28∶72，規(guī)劃灌區(qū)田土比維持現(xiàn)狀，區(qū)域糧經(jīng)比將由現(xiàn)狀的82∶18調(diào)整為78∶22，復(fù)種指數(shù)由現(xiàn)狀的238%提高到269%。
1.2.2 灌溉制度。在進(jìn)行灌溉制度設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合田土規(guī)劃及作物組成規(guī)劃成果，選擇小麥、水稻、再生稻、玉米、紅苕、油菜、花生、冬春菜、秋菜共9種代表作物，采用時(shí)歷法分時(shí)段水量平衡。單項(xiàng)作物灌溉定額及田土綜合定額成果見表1。
表1 灌區(qū)主要作物單項(xiàng)及綜合灌溉定額 單位：m3/畝
2 水溫預(yù)測
2.1 水庫水溫結(jié)構(gòu)
水溫結(jié)構(gòu)可根據(jù)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)對(duì)水庫水溫分布類型的概念性描述，設(shè)計(jì)時(shí)可通過判別系數(shù)α值結(jié)合類比分析予以估判。
α=多年平均年徑流量/總庫容
α﹤10為分層型，α﹥20為混合型，10≤α≤20為過渡型。
二龍灘水庫總?cè)萘?120萬m3，多年平均徑流量6644萬m3，經(jīng)過計(jì)算，α=5.9，表明二龍灘水庫水溫為分層型。
2.2 水庫垂向水溫預(yù)測
影響水庫水溫分布的主要因素，有太陽輻射、水庫大小、入庫來水量及水溫、泥沙、取水口的位置及水庫的調(diào)度運(yùn)用、庫內(nèi)水下建筑物等。為掌握二龍灘水庫建成后水庫垂向水溫分層情況，采用《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)附錄C.2.3中推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行預(yù)測。具體表達(dá)式如下：
Ty=(T0-Tb)exp[-(y/x)n]+Tb
式中：Ty—從水面算起的計(jì)算深度y處的水溫(℃)；Y—從水面算起的計(jì)算深度(m)；T0—庫表面月平均水溫(℃)；T6—庫底月平均水溫(℃)；n—參數(shù)，n=15/m2+m2/35；x—參數(shù)，x=40/m+m2/(2.37×(1+0.1m))；m—月份，為1、2、3、……、12。
2.2.1 庫表月平均水溫T0計(jì)算
T0采用緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算，并結(jié)合實(shí)測水溫及氣溫確定。緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算公式如下：
T0=T0′-K′N
式中：T0—庫表月平均水溫(℃)；N—壩址處北緯緯度。T0′、K′—均為參數(shù)，取值見表2。
表2 水庫表面月平均水溫計(jì)算公式中的T0′及K′值
月份123456789101112T0′3723624024034143763343354234344142K′09209109607606304014013056072080099
2.2.2 庫底月平均水溫Tb計(jì)算
庫底水溫受緯度、水深、水下建筑物、泥沙淤積、庫底溫度等影響，而以緯度、水深對(duì)其影響最大。
二龍灘水庫建成后為分層型水庫，各月庫底水溫與其年值差別甚小，根據(jù)規(guī)范要求，可用年值代替。但根據(jù)二龍灘水庫建成后的運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃，水庫月平均水深變幅較大，約為19m～44m，因此庫底水溫仍存在較大變幅，故采用緯度、水深與水溫相關(guān)法進(jìn)行預(yù)測，即：
Tb=Tb′-K″N
式中：Tb—庫底月平均水溫(℃)；N—壩址處北緯緯度；Tb′、K″—均為參數(shù)，取值見表3。
表3 水庫庫底月平均水溫計(jì)算公式中的Tb′及K′′值
月份1～34～56～89101112Tb′240304354300280304315K″049048042043043052064
二龍灘水庫位于東經(jīng)104°24′、北緯28°21′，結(jié)合實(shí)測水溫及氣溫，采用緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算，得水庫表層月平均水溫。與采用緯度、水深與水溫相關(guān)法計(jì)算得到的庫底月平均水溫見表4。
表4 二龍灘水庫建成后水庫表層與底層月平均水溫計(jì)算成果 單位：℃
2.2.3 水庫垂向水溫分布預(yù)測
水庫水位～面積、庫容相關(guān)關(guān)系見表5。
表5 水庫水位～面積、庫容相關(guān)關(guān)系
根據(jù)上述推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算二龍灘水庫建成后壩前水溫垂向分布，結(jié)果如表6所示。
預(yù)測結(jié)果表明，水庫的蓄熱和保溫作用均較明顯，每年12月～次年2月趨于同溫，垂向溫差在0.9℃以下；分層期主要集中在每年的3～11月，垂向溫差在1.9℃以上，最大溫差為14.1℃；同時(shí)，每年12月～次年2月水庫出現(xiàn)逆分層現(xiàn)象，一年中水庫水溫垂向結(jié)構(gòu)存在2次翻轉(zhuǎn)，一次發(fā)生在12月，一次發(fā)生在2月。就表層水溫而言，2月最低，為10.5℃；8月最高，為29.8℃，年內(nèi)變化達(dá)19.3℃。受水庫水深波動(dòng)影響，庫底水溫變化幅度也較大，2月最低，為9.3℃；9月最高，為16.1℃，年內(nèi)變化達(dá)6.8℃。
根據(jù)上述推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出灌溉期逐月不同水位高程時(shí)的水溫分布情況，結(jié)果如圖1所示。
表6 二龍灘水庫建成后壩前垂向水溫分布預(yù)測結(jié)果 單位：℃
圖1 二龍灘水庫垂向水溫分布
3 水溫變化對(duì)灌溉的影響
3.1 灌溉取水口水溫
取水隧洞進(jìn)口底板高程392.6m，引用流量3.10m3/s，灌溉用水在正常蓄水位以下23.4m處取水。根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)制度，結(jié)合主要農(nóng)作物生長期對(duì)灌溉水溫的要求(主要農(nóng)作物各生育期對(duì)溫度的要求見表8)，并結(jié)合二龍灘水庫水溫計(jì)算成果，在扣除水庫生態(tài)下泄水量及可利用水量前提下，對(duì)灌溉取水口逐月平均水溫進(jìn)行了計(jì)算(見表7)。
表7 灌溉取水口逐月平均水溫成果
表8 主要農(nóng)作物各生育期對(duì)溫度的要求 單位：℃
3.2 灌溉渠道沿程水溫變化預(yù)測
干渠渠首設(shè)計(jì)流量3.10m3/s，干渠長24.389km，慶符支渠渠首設(shè)計(jì)流量0.41m3/s，支渠長3.311km。
渠道取用的是二龍灘水庫下泄的低溫水，低溫水向下游流動(dòng)的過程中與大氣發(fā)生熱交換，水溫逐步回升，從而使灌溉水溫升高，因此采用沿程增溫率法對(duì)渠道水溫進(jìn)行估算。根據(jù)各已建渠道的實(shí)測資料，不同地方、不同設(shè)計(jì)條件下灌溉用水進(jìn)入渠道后，其沿程增溫率不同。本次計(jì)算選用綿陽市武都引水第一期灌區(qū)工程的實(shí)測沿程增溫率(0.066℃/km)進(jìn)行估算，預(yù)測成果見表9。
表9 干渠沿程水溫預(yù)測 單位：℃
二龍灘水庫在取水隧洞取水，取水口底板高程為392.6m，相應(yīng)高程處全年平均水溫為14.1℃，最低水溫出現(xiàn)在二月為9.55℃。取水隧洞布置于大壩右岸，穿過右岸山體，出口接引水干渠，隧洞取水口距大壩右壩端約400m。支渠在干渠末端分水。
根據(jù)表7的計(jì)算結(jié)果，4～5月，由于氣溫大于下泄水溫，低溫水逐漸回升，取水口距離水面23.4m,平均水溫在14.1℃左右。從干渠渠首至渠尾，水溫升高幅度最大為1.61℃，故經(jīng)過渠道增溫，灌溉平均水溫可以達(dá)到15.62℃，能滿足發(fā)芽期最低水溫要求。其次，在抽穗期的7～8月，下泄水溫與氣溫基本相同，水溫沿程增加，取水口平均水溫17.4℃左右，經(jīng)過渠道增溫，水溫升高幅度最大為1.61℃，灌溉平均水溫達(dá)到19.01℃，能滿足抽穗期間最低水溫要求，且各月份的水溫值均較高，有利于農(nóng)作物的生長，故不需要分層取水。
3.3 灌渠水溫對(duì)農(nóng)作物灌溉的影響評(píng)價(jià)
二龍灘水庫工程灌區(qū)種植的主要作物，包括水稻、小麥、玉米、豆類、油菜等。在現(xiàn)有種植的主要農(nóng)作物中，水稻種植面積最大，單位面積水稻灌溉需水量最大，水稻生長發(fā)育受水溫影響最大，水溫較低時(shí)會(huì)影響水稻根部的吸水能力、水稻的光合作用和水稻穗粒的結(jié)構(gòu)，從而降低水稻的產(chǎn)量。
根據(jù)表7的計(jì)算結(jié)果，取水口在稻苗插入田間后的4～5月，灌溉平均水溫可以達(dá)到13.51℃，能滿足發(fā)芽期最低水溫要求。其次，在抽穗期7～8月，灌溉平均水溫達(dá)到19.01℃，能滿足抽穗期間最低水溫要求，且各月份的水溫值均較高，有利于農(nóng)作物的生長，故不需要分層取水。
因此，灌渠渠段各月水溫均能滿足灌溉要求，對(duì)農(nóng)作物生長發(fā)育無負(fù)面影響，渠段水溫較原天然水溫有所升高，對(duì)農(nóng)作物生長存在正效益。
4 結(jié)語
本文根據(jù)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)，對(duì)水庫水溫分布進(jìn)行了判別，并采用《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)附錄C.2.3中推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)水庫垂向水溫進(jìn)行預(yù)測，并由此繪制出垂向水溫分布圖。最后，根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)制度和結(jié)合水稻生長期對(duì)灌溉水溫的要求，預(yù)測了取水口水溫及渠道水溫。結(jié)果表明，水庫工程的修建對(duì)灌溉用水水溫的影響不大，滿足農(nóng)作物生長對(duì)水溫的要求。
〔1〕國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理司編.水利水電開發(fā)項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究與實(shí)踐[C].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006.
〔2〕黃永堅(jiān).水庫分層取水[M].北京:水利電力出版社,1986.
〔3〕朱伯芳.庫水溫度估算[J].水利學(xué)報(bào),1985，(2):12～21.
〔4〕陳永燦，張寶旭，李玉梁.密云水庫垂向水溫模型研究[J].水利學(xué)報(bào),1998，(9):14～20.
〔5〕蔣 紅.水庫水溫計(jì)算方法探討.水利發(fā)電學(xué)報(bào),1999.5.
〔6〕李西京，張瑞佟.水庫水溫垂向分層模型及黑河水庫水溫預(yù)測[J].西北水電,1994,(3):32～36.
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TV697.25
A
2095-1809(2015)01-0046-05
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預(yù)測水溫 灌溉水溫 農(nóng)作物 二龍灘水庫
二龍灘工程屬于中型水利工程，壩高53m，大壩的修建減輕了當(dāng)?shù)厮Y源利用不合理帶來的生態(tài)環(huán)境影響，提供了灌溉、供水、生態(tài)等方面的綜合效益。但由于水庫蓄水，將改變庫區(qū)和大壩下游河段的水文情勢和水環(huán)境現(xiàn)狀，其中水溫是水質(zhì)因素的一項(xiàng)重要變量。水溫變化對(duì)庫區(qū)及下游河段的農(nóng)田灌溉、水生生物及生活用水等將產(chǎn)生重大影響，水溫不僅是水庫水環(huán)境中的主要研究內(nèi)容，也在水庫的規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)用管理中起著重要作用。因此研究水溫對(duì)下游灌溉用水的影響，具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 工程概況及灌溉制度
1.1 工程概況
二龍灘水庫位于高縣境內(nèi)西北南廣河左岸支流二夾河上，壩址位于高縣可久鎮(zhèn)金龍村月亮沱，控制集水面積148km2。根據(jù)高縣氣象站1959～2010年實(shí)測氣象資料分析統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫18.1℃，極端最高氣溫為40.3℃，極端最低氣溫為-3.7℃，多年平均相對(duì)濕度82%，年平均日照時(shí)數(shù)1071.7h，年平均蒸發(fā)量1181.8mm，多年平均降水量993.9mm，多年平均風(fēng)速1.1m/s。
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1.2 灌溉制度
1.2.1 灌區(qū)田土規(guī)劃及作物組成。高縣屬四川省農(nóng)業(yè)資源分區(qū)的盆緣丘陵農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的總體思路是：穩(wěn)定種植業(yè)，壯大養(yǎng)殖業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)作物種植比例，突出區(qū)域特色。灌區(qū)現(xiàn)狀田土比為28∶72，規(guī)劃灌區(qū)田土比維持現(xiàn)狀，區(qū)域糧經(jīng)比將由現(xiàn)狀的82∶18調(diào)整為78∶22，復(fù)種指數(shù)由現(xiàn)狀的238%提高到269%。
1.2.2 灌溉制度。在進(jìn)行灌溉制度設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合田土規(guī)劃及作物組成規(guī)劃成果，選擇小麥、水稻、再生稻、玉米、紅苕、油菜、花生、冬春菜、秋菜共9種代表作物，采用時(shí)歷法分時(shí)段水量平衡。單項(xiàng)作物灌溉定額及田土綜合定額成果見表1。
表1 灌區(qū)主要作物單項(xiàng)及綜合灌溉定額 單位：m3/畝
2 水溫預(yù)測
2.1 水庫水溫結(jié)構(gòu)
水溫結(jié)構(gòu)可根據(jù)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)對(duì)水庫水溫分布類型的概念性描述，設(shè)計(jì)時(shí)可通過判別系數(shù)α值結(jié)合類比分析予以估判。
α=多年平均年徑流量/總庫容
α﹤10為分層型，α﹥20為混合型，10≤α≤20為過渡型。
二龍灘水庫總?cè)萘?120萬m3，多年平均徑流量6644萬m3，經(jīng)過計(jì)算，α=5.9，表明二龍灘水庫水溫為分層型。
2.2 水庫垂向水溫預(yù)測
影響水庫水溫分布的主要因素，有太陽輻射、水庫大小、入庫來水量及水溫、泥沙、取水口的位置及水庫的調(diào)度運(yùn)用、庫內(nèi)水下建筑物等。為掌握二龍灘水庫建成后水庫垂向水溫分層情況，采用《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)附錄C.2.3中推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行預(yù)測。具體表達(dá)式如下：
Ty=(T0-Tb)exp[-(y/x)n]+Tb
式中：Ty—從水面算起的計(jì)算深度y處的水溫(℃)；Y—從水面算起的計(jì)算深度(m)；T0—庫表面月平均水溫(℃)；T6—庫底月平均水溫(℃)；n—參數(shù)，n=15/m2+m2/35；x—參數(shù)，x=40/m+m2/(2.37×(1+0.1m))；m—月份，為1、2、3、……、12。
2.2.1 庫表月平均水溫T0計(jì)算
T0采用緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算，并結(jié)合實(shí)測水溫及氣溫確定。緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算公式如下：
T0=T0′-K′N
式中：T0—庫表月平均水溫(℃)；N—壩址處北緯緯度。T0′、K′—均為參數(shù)，取值見表2。
表2 水庫表面月平均水溫計(jì)算公式中的T0′及K′值
月份123456789101112T0′3723624024034143763343354234344142K′09209109607606304014013056072080099
2.2.2 庫底月平均水溫Tb計(jì)算
庫底水溫受緯度、水深、水下建筑物、泥沙淤積、庫底溫度等影響，而以緯度、水深對(duì)其影響最大。
二龍灘水庫建成后為分層型水庫，各月庫底水溫與其年值差別甚小，根據(jù)規(guī)范要求，可用年值代替。但根據(jù)二龍灘水庫建成后的運(yùn)行調(diào)度計(jì)劃，水庫月平均水深變幅較大，約為19m～44m，因此庫底水溫仍存在較大變幅，故采用緯度、水深與水溫相關(guān)法進(jìn)行預(yù)測，即：
Tb=Tb′-K″N
式中：Tb—庫底月平均水溫(℃)；N—壩址處北緯緯度；Tb′、K″—均為參數(shù)，取值見表3。
表3 水庫庫底月平均水溫計(jì)算公式中的Tb′及K′′值
月份1～34～56～89101112Tb′240304354300280304315K″049048042043043052064
二龍灘水庫位于東經(jīng)104°24′、北緯28°21′，結(jié)合實(shí)測水溫及氣溫，采用緯度與水溫相關(guān)法計(jì)算，得水庫表層月平均水溫。與采用緯度、水深與水溫相關(guān)法計(jì)算得到的庫底月平均水溫見表4。
表4 二龍灘水庫建成后水庫表層與底層月平均水溫計(jì)算成果 單位：℃
2.2.3 水庫垂向水溫分布預(yù)測
水庫水位～面積、庫容相關(guān)關(guān)系見表5。
表5 水庫水位～面積、庫容相關(guān)關(guān)系
根據(jù)上述推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算二龍灘水庫建成后壩前水溫垂向分布，結(jié)果如表6所示。
預(yù)測結(jié)果表明，水庫的蓄熱和保溫作用均較明顯，每年12月～次年2月趨于同溫，垂向溫差在0.9℃以下；分層期主要集中在每年的3～11月，垂向溫差在1.9℃以上，最大溫差為14.1℃；同時(shí)，每年12月～次年2月水庫出現(xiàn)逆分層現(xiàn)象，一年中水庫水溫垂向結(jié)構(gòu)存在2次翻轉(zhuǎn)，一次發(fā)生在12月，一次發(fā)生在2月。就表層水溫而言，2月最低，為10.5℃；8月最高，為29.8℃，年內(nèi)變化達(dá)19.3℃。受水庫水深波動(dòng)影響，庫底水溫變化幅度也較大，2月最低，為9.3℃；9月最高，為16.1℃，年內(nèi)變化達(dá)6.8℃。
根據(jù)上述推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出灌溉期逐月不同水位高程時(shí)的水溫分布情況，結(jié)果如圖1所示。
表6 二龍灘水庫建成后壩前垂向水溫分布預(yù)測結(jié)果 單位：℃
圖1 二龍灘水庫垂向水溫分布
3 水溫變化對(duì)灌溉的影響
3.1 灌溉取水口水溫
取水隧洞進(jìn)口底板高程392.6m，引用流量3.10m3/s，灌溉用水在正常蓄水位以下23.4m處取水。根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)制度，結(jié)合主要農(nóng)作物生長期對(duì)灌溉水溫的要求(主要農(nóng)作物各生育期對(duì)溫度的要求見表8)，并結(jié)合二龍灘水庫水溫計(jì)算成果，在扣除水庫生態(tài)下泄水量及可利用水量前提下，對(duì)灌溉取水口逐月平均水溫進(jìn)行了計(jì)算(見表7)。
表7 灌溉取水口逐月平均水溫成果
表8 主要農(nóng)作物各生育期對(duì)溫度的要求 單位：℃
3.2 灌溉渠道沿程水溫變化預(yù)測
干渠渠首設(shè)計(jì)流量3.10m3/s，干渠長24.389km，慶符支渠渠首設(shè)計(jì)流量0.41m3/s，支渠長3.311km。
渠道取用的是二龍灘水庫下泄的低溫水，低溫水向下游流動(dòng)的過程中與大氣發(fā)生熱交換，水溫逐步回升，從而使灌溉水溫升高，因此采用沿程增溫率法對(duì)渠道水溫進(jìn)行估算。根據(jù)各已建渠道的實(shí)測資料，不同地方、不同設(shè)計(jì)條件下灌溉用水進(jìn)入渠道后，其沿程增溫率不同。本次計(jì)算選用綿陽市武都引水第一期灌區(qū)工程的實(shí)測沿程增溫率(0.066℃/km)進(jìn)行估算，預(yù)測成果見表9。
表9 干渠沿程水溫預(yù)測 單位：℃
二龍灘水庫在取水隧洞取水，取水口底板高程為392.6m，相應(yīng)高程處全年平均水溫為14.1℃，最低水溫出現(xiàn)在二月為9.55℃。取水隧洞布置于大壩右岸，穿過右岸山體，出口接引水干渠，隧洞取水口距大壩右壩端約400m。支渠在干渠末端分水。
根據(jù)表7的計(jì)算結(jié)果，4～5月，由于氣溫大于下泄水溫，低溫水逐漸回升，取水口距離水面23.4m,平均水溫在14.1℃左右。從干渠渠首至渠尾，水溫升高幅度最大為1.61℃，故經(jīng)過渠道增溫，灌溉平均水溫可以達(dá)到15.62℃，能滿足發(fā)芽期最低水溫要求。其次，在抽穗期的7～8月，下泄水溫與氣溫基本相同，水溫沿程增加，取水口平均水溫17.4℃左右，經(jīng)過渠道增溫，水溫升高幅度最大為1.61℃，灌溉平均水溫達(dá)到19.01℃，能滿足抽穗期間最低水溫要求，且各月份的水溫值均較高，有利于農(nóng)作物的生長，故不需要分層取水。
3.3 灌渠水溫對(duì)農(nóng)作物灌溉的影響評(píng)價(jià)
二龍灘水庫工程灌區(qū)種植的主要作物，包括水稻、小麥、玉米、豆類、油菜等。在現(xiàn)有種植的主要農(nóng)作物中，水稻種植面積最大，單位面積水稻灌溉需水量最大，水稻生長發(fā)育受水溫影響最大，水溫較低時(shí)會(huì)影響水稻根部的吸水能力、水稻的光合作用和水稻穗粒的結(jié)構(gòu)，從而降低水稻的產(chǎn)量。
根據(jù)表7的計(jì)算結(jié)果，取水口在稻苗插入田間后的4～5月，灌溉平均水溫可以達(dá)到13.51℃，能滿足發(fā)芽期最低水溫要求。其次，在抽穗期7～8月，灌溉平均水溫達(dá)到19.01℃，能滿足抽穗期間最低水溫要求，且各月份的水溫值均較高，有利于農(nóng)作物的生長，故不需要分層取水。
因此，灌渠渠段各月水溫均能滿足灌溉要求，對(duì)農(nóng)作物生長發(fā)育無負(fù)面影響，渠段水溫較原天然水溫有所升高，對(duì)農(nóng)作物生長存在正效益。
4 結(jié)語
本文根據(jù)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)，對(duì)水庫水溫分布進(jìn)行了判別，并采用《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2009)附錄C.2.3中推薦的水庫垂向水溫計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)水庫垂向水溫進(jìn)行預(yù)測，并由此繪制出垂向水溫分布圖。最后，根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)制度和結(jié)合水稻生長期對(duì)灌溉水溫的要求，預(yù)測了取水口水溫及渠道水溫。結(jié)果表明，水庫工程的修建對(duì)灌溉用水水溫的影響不大，滿足農(nóng)作物生長對(duì)水溫的要求。
〔1〕國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理司編.水利水電開發(fā)項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究與實(shí)踐[C].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006.
〔2〕黃永堅(jiān).水庫分層取水[M].北京:水利電力出版社,1986.
〔3〕朱伯芳.庫水溫度估算[J].水利學(xué)報(bào),1985，(2):12～21.
〔4〕陳永燦，張寶旭，李玉梁.密云水庫垂向水溫模型研究[J].水利學(xué)報(bào),1998，(9):14～20.
〔5〕蔣 紅.水庫水溫計(jì)算方法探討.水利發(fā)電學(xué)報(bào),1999.5.
〔6〕李西京，張瑞佟.水庫水溫垂向分層模型及黑河水庫水溫預(yù)測[J].西北水電,1994,(3):32～36.
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