黃月英 陳志明 謝 鴻 唐 麗 周文安

(廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530022)

巖灘水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)分析

黃月英 陳志明 謝 鴻 唐 麗 周文安

(廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530022)

對(duì)巖灘水庫(kù)庫(kù)區(qū)的垂向水溫及下游水溫進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)垂向水溫的變化規(guī)律，初步判定巖灘水庫(kù)為過(guò)渡型水庫(kù)，且其對(duì)下游未產(chǎn)生下泄低溫水的影響。

巖灘水庫(kù)；水溫結(jié)構(gòu)；下泄低溫水

河流筑壩蓄水成庫(kù)后，由于水位較深，水流緩慢，水溫受到以年為周期的氣候變化、入流水溫、出流水溫、風(fēng)力、熱擴(kuò)散及熱對(duì)流的影響，在垂直方向呈現(xiàn)以年為變化周期的分布規(guī)律，有可能出現(xiàn)下泄水溫異于河流水溫的現(xiàn)象。水溫的變化會(huì)給水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道的水質(zhì)、水生生物的生長(zhǎng)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)一系列的影響。其中，最主要的影響就是春夏季節(jié)水庫(kù)下泄的低溫水可能對(duì)下游的農(nóng)業(yè)灌溉[1-4]、河流水生生物[5-6]和水生態(tài)系統(tǒng)等產(chǎn)生重大不利影響, 也就是俗稱的“冷害”。

巖灘水電站位于廣西壯族自治區(qū)河池市大化縣境內(nèi)，是以發(fā)電為主的大型水利樞紐，控制流域面積106580平方千米。庫(kù)區(qū)水域面積15萬(wàn)畝，總庫(kù)容33.8億立方米，最大壩高110米，正常運(yùn)行水位為223米。本文對(duì)巖灘水庫(kù)的水溫進(jìn)行周期性監(jiān)測(cè)，分析其垂向水溫隨季節(jié)的變化規(guī)律，判斷水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)類型，以評(píng)估其下泄水對(duì)下游生態(tài)、農(nóng)業(yè)的影響。

1 水溫監(jiān)測(cè)

1.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容

2013年6月至2014年6月，課題組對(duì)巖灘水電站大壩上游500 m河心處深0.5m、5m、15m、25m、35m、45m、55m、65m處的水溫及及水電站大壩下游1km、4km、7km、10km、15km、20km、30km 7個(gè)斷面的水深0.5m處的水溫進(jìn)行了為期1年的監(jiān)測(cè)，每月監(jiān)測(cè)一次。

1.2監(jiān)測(cè)結(jié)果

巖灘水電站大壩上游500 m河心處的垂向水溫監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，大壩下游斷面水溫的監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　垂向水溫監(jiān)測(cè)結(jié)果單位：oC

表2　大壩下游斷面水溫的監(jiān)測(cè)結(jié)果單位：oC

由表1可見(jiàn)，2013年6、7、8月及2014年4、5、6月水庫(kù)水溫的垂向溫降較為明顯，65m深處的水溫較表層水溫（即0.5m處的水溫）降低了4～6.5oC，其中2014年5月及6月的溫降達(dá)6.5oC。2013年11月至2014年3月，庫(kù)區(qū)表層水溫較5m深處的水溫低0.3～1.8oC，在5m以下隨著水深的增加溫差不明顯。65m深處的水溫年差為 20.6oC，最高水溫出現(xiàn)在2013年8月，最低水溫出現(xiàn)在2014年2月。

由表2可見(jiàn)，大壩下游1～30km處的水溫與壩上游河心處0.5～5m水深處的水溫相近。

2 結(jié)果分析

水庫(kù)由于水位較深，水流緩慢，水溫受到以年為周期的氣候變化、入流水溫、出流水溫、風(fēng)力、熱擴(kuò)散及熱對(duì)流的影響，水溫沿水深方向呈現(xiàn)出規(guī)律性的分布，且呈現(xiàn)年周期性變化。

2013年的1月至2014年的3月，由于氣溫普遍較低，受氣溫影響，表層水溫較低，而水體內(nèi)部水溫相對(duì)較高，水庫(kù)表層水體和庫(kù)內(nèi)水體可通過(guò)對(duì)流進(jìn)行熱交換，使整個(gè)水體基本呈等溫狀態(tài)分布。2014年4月，隨著氣溫的上升，表層水溫逐漸升高，而深水層的水溫仍相對(duì)較低且變化幅度小，對(duì)流傳熱受阻，使得表層水溫與深層水溫開(kāi)始出現(xiàn)溫差。2014年5、6月，氣溫持續(xù)上升，水體的表層溫度也隨之升高，水體溫度的分層現(xiàn)象加劇，出現(xiàn)明顯的溫度突變層，此時(shí)表層與深水層水溫相差較大。到了 9月份，隨著氣溫的降低，庫(kù)區(qū)表層水的溫度也隨之下降，表面冷卻了的水逐漸下沉，與下層水體出現(xiàn)對(duì)流滲混，直到整個(gè)影響區(qū)中水的密度均勻?yàn)橹?，此時(shí)水庫(kù)表面形成了新的等溫層，該層的厚度隨著時(shí)間的推移而變化，直至整個(gè)庫(kù)區(qū)呈現(xiàn)等溫的狀態(tài)。

3 水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)判斷及對(duì)下游的影響分析

水庫(kù)按其水溫的垂向分布特征，可分為混合型、分層型及過(guò)度型?；旌闲停吹葴匦停┧畮?kù)的特征是一年內(nèi)任何時(shí)間庫(kù)內(nèi)水溫分布比較均勻，水溫梯度很小，庫(kù)底水溫隨表層水溫的變化而變化，底層水溫的年差可達(dá)15～24oC。分層型水庫(kù)的特征是在水庫(kù)水溫的升溫期，表層的水溫明顯高于中下層水溫而出現(xiàn)溫度分層，水溫梯度大，庫(kù)底層的水溫年差一般不超過(guò)15oC。過(guò)渡型水庫(kù)的水溫分布結(jié)構(gòu)兼具混合型及分層型水庫(kù)水溫的分布特征。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，巖灘水庫(kù)4～8月呈現(xiàn)明顯的水溫分層現(xiàn)象，11月到次年的3月水溫分層不明顯，全年底層水溫的溫差為20.6oC，具備過(guò)渡型水庫(kù)的特征。此外，根據(jù)大壩下游水溫的監(jiān)測(cè)結(jié)果，其與大壩上游表層水溫基本一致，表明其主要受氣溫的影響，說(shuō)明水庫(kù)的建設(shè)對(duì)下游水溫影響不大。

4 結(jié)論

巖灘水庫(kù)垂向水溫監(jiān)測(cè)分析結(jié)果表明，其出現(xiàn)明顯水溫分層的時(shí)間為每年的4～8月，最大垂向溫差為6.5oC，其余時(shí)間段水溫分層不明顯，全年底層水溫的溫差為20.6oC，具備過(guò)渡型水庫(kù)的特征。大壩下游1～30km的水溫主要隨氣溫的變化而變化，未受水庫(kù)下泄低溫水的影響，表明水庫(kù)的建設(shè)對(duì)下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響不大。

[1] 劉仲桂.水庫(kù)水溫與水稻豐產(chǎn)灌溉[M].北京:水利電力出版社,1985.

[2] 方子云.水利建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)分析與量化[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1993.

[3] 龍華.溫度對(duì)魚(yú)類生存的影響[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,44(6):254.

[4] 韓彩霞,尹曉煜,王偉,等.預(yù)測(cè)吳家莊水庫(kù)下泄水溫對(duì)農(nóng)作物的影響[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2002, 8(3):155.

[5] T.瑞安,馬元珽.水庫(kù)泄放冷水對(duì)魚(yú)類的影響[J].水利水電快報(bào),2003,24(14):4.

[6] 于文公,夏自強(qiáng),蔡玉鵬,等.三峽水庫(kù)蓄水前后下泄水溫變化及其影響研究[J].人民長(zhǎng)江,2007,38(1):20.

Structural analysis of temperature reservoir rock beach

On the vertical temperature and rock beach reservoir downstream water temperature for long-term monitoring and analysis, we found that the vertical variation of the temperature of the reservoir area, the initial determination of reservoir rock beach reservoir for the transition, and the lower temperature water did not produce effects on downstream.

Reservoir rock beach; hydrothermal structures; lower temperature water

TV697

A

1008-1151(2015)07-0027-02

2015-06-11

黃月英（1978－），女，廣西橫縣人，廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。