巖灘水庫水溫結構分析

黃月英 陳志明 謝 鴻 唐 麗 周文安

(廣西壯族自治區環境保護科學研究院，廣西 南寧 530022)

巖灘水庫水溫結構分析

黃月英 陳志明 謝 鴻 唐 麗 周文安

(廣西壯族自治區環境保護科學研究院，廣西 南寧 530022)

對巖灘水庫庫區的垂向水溫及下游水溫進行長期監測分析，發現庫區垂向水溫的變化規律，初步判定巖灘水庫為過渡型水庫，且其對下游未產生下泄低溫水的影響。

巖灘水庫；水溫結構；下泄低溫水

河流筑壩蓄水成庫后，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、風力、熱擴散及熱對流的影響，在垂直方向呈現以年為變化周期的分布規律，有可能出現下泄水溫異于河流水溫的現象。水溫的變化會給水庫庫區及下游河道的水質、水生生物的生長及工農業生產帶來一系列的影響。其中，最主要的影響就是春夏季節水庫下泄的低溫水可能對下游的農業灌溉[1-4]、河流水生生物[5-6]和水生態系統等產生重大不利影響, 也就是俗稱的“冷害”。

巖灘水電站位于廣西壯族自治區河池市大化縣境內，是以發電為主的大型水利樞紐，控制流域面積106580平方千米。庫區水域面積15萬畝，總庫容33.8億立方米，最大壩高110米，正常運行水位為223米。本文對巖灘水庫的水溫進行周期性監測，分析其垂向水溫隨季節的變化規律，判斷水庫水溫結構類型，以評估其下泄水對下游生態、農業的影響。

1 水溫監測

1.1監測內容

2013年6月至2014年6月，課題組對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個斷面的水深0.5m處的水溫進行了為期1年的監測，每月監測一次。

1.2監測結果

巖灘水電站大壩上游500 m河心處的垂向水溫監測結果見表1，大壩下游斷面水溫的監測結果見表2。

表1　垂向水溫監測結果單位：oC

表2　大壩下游斷面水溫的監測結果單位：oC

由表1可見，2013年6、7、8月及2014年4、5、6月水庫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6.5oC。2013年11月至2014年3月，庫區表層水溫較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，最高水溫出現在2013年8月，最低水溫出現在2014年2月。

由表2可見，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 結果分析

水庫由于水位較深，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、風力、熱擴散及熱對流的影響，水溫沿水深方向呈現出規律性的分布，且呈現年周期性變化。

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，而水體內部水溫相對較高，水庫表層水體和庫內水體可通過對流進行熱交換，使整個水體基本呈等溫狀態分布。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較低且變化幅度小，對流傳熱受阻，使得表層水溫與深層水溫開始出現溫差。2014年5、6月，氣溫持續上升，水體的表層溫度也隨之升高，水體溫度的分層現象加劇，出現明顯的溫度突變層，此時表層與深水層水溫相差較大。到了 9月份，隨著氣溫的降低，庫區表層水的溫度也隨之下降，表面冷卻了的水逐漸下沉，與下層水體出現對流滲混，直到整個影響區中水的密度均勻為止，此時水庫表面形成了新的等溫層，該層的厚度隨著時間的推移而變化，直至整個庫區呈現等溫的狀態。

3 水庫水溫結構判斷及對下游的影響分析

水庫按其水溫的垂向分布特征，可分為混合型、分層型及過度型。混合型（即等溫型）水庫的特征是一年內任何時間庫內水溫分布比較均勻，水溫梯度很小，庫底水溫隨表層水溫的變化而變化，底層水溫的年差可達15～24oC。分層型水庫的特征是在水庫水溫的升溫期，表層的水溫明顯高于中下層水溫而出現溫度分層，水溫梯度大，庫底層的水溫年差一般不超過15oC。過渡型水庫的水溫分布結構兼具混合型及分層型水庫水溫的分布特征。

監測結果表明，巖灘水庫4～8月呈現明顯的水溫分層現象，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，具備過渡型水庫的特征。此外，根據大壩下游水溫的監測結果，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，說明水庫的建設對下游水溫影響不大。

4 結論

巖灘水庫垂向水溫監測分析結果表明，其出現明顯水溫分層的時間為每年的4～8月，最大垂向溫差為6.5oC，其余時間段水溫分層不明顯，全年底層水溫的溫差為20.6oC，具備過渡型水庫的特征。大壩下游1～30km的水溫主要隨氣溫的變化而變化，未受水庫下泄低溫水的影響，表明水庫的建設對下游農業生產影響不大。

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

[2] 方子云.水利建設的環境效應分析與量化[M].北京:中國環境科學出版社,1993.

[3] 龍華.溫度對魚類生存的影響[J].中山大學學報:自然科學版,2005,44(6):254.

[4] 韓彩霞,尹曉煜,王偉,等.預測吳家莊水庫下泄水溫對農作物的影響[J].水利科技與經濟,2002, 8(3):155.

[5] T.瑞安,馬元珽.水庫泄放冷水對魚類的影響[J].水利水電快報,2003,24(14):4.

[6] 于文公,夏自強,蔡玉鵬,等.三峽水庫蓄水前后下泄水溫變化及其影響研究[J].人民長江,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，廣西壯族自治區環境保護科學研究院工程師，碩士，從事環境監測工作。