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新疆河道天然水温计算方法研究

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 水利科技与经济 发布者:cjk3d
热度518票 浏览308次 时间:2015年6月01日 07:46
水利新闻:PC p~_6M

作者:朱银银

aM0Rm!f6X^d!koZu0 水利新闻/C6rK^#R^*Qr I.p&w

[摘要]结合新疆某河流气象、水温实测资料,通过分析水温与气温、相对湿度和风速之间的相关关系,以非线性拟合方法建立气温与水温之间的函数方程式,使用拟合计算与修正相结合的方法估算天然河道水温,提供了一种对无资料地区水温估值的方法,为水温模拟预测提供依据。

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;A%krc6YzHU9U$X#|Z0[关键词]水温; 气温; 非线性拟合; 修正水利新闻9GujD/a r%M

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[中图分类号] TV212 [文献标识码]B [文章编号] 1006-7175(2014)12-0019-02

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h ]H]8lv|0水温是水环境中最重要的影响因子之一,水的物理、化学性质以及水生生物、农作物对水温均比较敏感,水温的变化会对其产生较大的影响[1]。水库是开发利用水资源中最常见的工程措施,在带来显著经济效益和社会效益的同时,也改变了天然河流的径流过程以及水体热交换过程,引起水体温度分布以及生态环境变化。

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*~Z k8u0GpSh0为了降低水库工程对流域生态环境的影响,准确预测水库工程在建设前后水温的变化就显得十分重要。而对于大部分水库工程来说,往往缺乏工程区天然河道原始水温数据,如何运用科学方法,对未知天然河道水温进行合理预测就成为水库工程水温预测中首先要解决的问题。

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1 影响水温的主要气象因子

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河流表面温度的变化,是水气界面复杂的热交换过程。影响水温的主要气象因素有: 气温、相对湿度和风速[2],其影响程度各不相同。

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2Wg"s.[ N k01. 1 气温水利新闻U0M hd9{"Q;ps

.Tnu~0{:MOT0太阳短波辐射一部分被空气中的气体、水蒸气及尘埃所吸收,使空气增温; 另一部分到达水面被表层水体所吸收,使水体增温。太阳辐射热是空气和水体的统一热源,且两者在获得太阳辐射热通量大小上为正相关,即空气获得的太阳辐射热量增大,水面吸收太阳辐射热量也随之增大。

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#c\p7`xFR/q0本次计算区域为新疆南部,区域内多年平均水温与多年平均气温的相关关系见图1。

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iI%th^2m4P01. 2 相对湿度和风速水利新闻hEk6RAAy

#t7D GwG ~0影响水体温度的另外两个主要气象因子是相对湿度和风速。在其它条件不变的情况下,空气中相对湿度增大,水面蒸发变小,水体温度呈现上升趋势; 反之,则水体温度呈现下降趋势。计算区域内多年平均水温与相对湿度的相关关系见图2。

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Ph]-LYv:c3ve8G0风速影响水-气界面紊动扩散的强度,风速越大,水分子扩散越快,蒸发散热越强烈。在其他条件不变的情况下,风速增大,水温呈现下降趋势。计算区域内多年平均水温与风速的相关关系见图3。水利新闻(xV:sDrkK(GQ

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|w5a` `2Xi0 水利新闻7t jEkD9gu5Q }

从图1-图3 可以看出,计算区域内气温变化与水温变化相关性较好,相对湿度和风速与水温变化相关性较差; 影响水温的因素按影响程度的大小来分依次是: 气温>相对湿度>风速。因此,本次推求计算区域入流水温时,仅考虑气温与水温的响应关系。

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f*BQTB~{^6|{02 计算方法与过程水利新闻 u x'EP9K-q-_x

6j.Ek/s%ueE02. 1 区域概况水利新闻*lfH YXc:hjL

n(j4O;w4_"J7a0本次计算区域位于新疆南部K 河,研究点所在流域示意图见图4。流域范围处于E80°58'-E81°36',N41°43'- N42°22'之间,河流自A 流向C,B 点和C 点均位于该流域。各点海拔高程分别为: A 点1 905 m; B 点1 485 m; C点1 229 m。

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1Lz6A#z"m0因A 点无实测水温资料,需要根据同流域B 点和C点的气象、水温资料推求A 点水温值。水利新闻g-M$Z}%P.d/t

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z't |0|do'e?0

kf s5KQIU02. 2 水温推求过程

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为了得到A 点水温数据,采用以下步骤:

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1)根据气温与海拔高度的关系,推求出海拔高程为1 905 m处A 点气温值。见表1。水利新闻#? x]5i}l

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S#` [+k |0 水利新闻7r(r7E9A?^(E ~

2)根据B 点气象水温资料建立气温与水温响应关系(图5),认为同流域气温与水温响应关系具有一致性,计算出A 点水温。

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@7Pdv3l5v1e5X03)水温修正。为了消除拟合过程中的误差,使计算结果更接近真实情况,进行如下修正: 将B 点气温值带入拟合方程,得到B 点水温的计算值。然后根据B 点实测水温,计算B 点水温实测值与计算值之差,将该组差值按对应月份返还给A 点水温的计算结果,最终得到修正后的A 点水温值。见表2。

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从表2 可以看出,A、B 两点水温变化趋势符合水温随海拔升高而降低的规律,从而证实了水温推求的合理性。

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3 结语水利新闻S7Owjt}T |

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根据气象因子的灵敏度分析,影响水温的因素按影响程度由大到小依次是气温、相对湿度和风速,因此为了保证计算结果的准确性,应保证气温资料具有一定的可靠性。研究结果表明,采用气温拟合计算水温的方法,具有一定的合理性和可操作性,可作为缺乏水温资料的工程区推求天然河道水温的依据。

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[参考文献]水利新闻\1g#H._ @\f F

水利新闻O`m,O:v[?M

[1]戴松晨. 宝珠寺水库蓄水前后水温、水质变化回顾分析[J]. 水电站设计,2001,17(4): 58-60.水利新闻-\(DayB7u7y

^QVG4b)k1f0[2]李克锋,郝红升,庄春义,等. 利用气象因子估算天然河道水温的新公式[J]. 四川大学学报(工程科学版),2006,38(1): 1-4.水利新闻L%x&f[G5n

P|+P([!FLS0[作者简介]朱银银(1979-),女,陕西咸阳人,工程师,主要从事环境影响评价及水土保持工作.

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