四方井水庫水溫影響預測與評價

胡西紅 黃影

摘要：以四方井水庫為例，分析了水溫垂向分布，結合工程開發任務和布置剖析了發電尾水在下游河道的升溫情況，對比天然水溫，闡明了低溫水對水生態環境的影響。

關鍵詞：水溫分層； 環境影響；四方井水庫

中圖分類號：TU697.2

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）16000102

1引言

水庫水溫分層及其低溫水下泄是水利水電工程建設引起的重要環境問題之一[1]，因此，有必要了解水庫的水溫分層情況，通過工程和非工程措施來進行水庫水體調節和管理， 減緩水庫下泄低溫水對環境和生態的不利影響[2]。

2工程概況

四方井水利樞紐工程位于袁河一級支流溫湯河下游，壩址位于距宜春市中心城約7.0 km處的湖田鎮坪田村，壩址距溫湯河入袁河河口約9.0 km，是一座以防洪、供水為主，兼顧發電等綜合利用效益的大型水利樞紐工程。水庫正常蓄水位152.00 m，總庫容為1.19×108 m3。

3水庫垂向水溫結構

采用通用的庫水替換次數判斷水庫水體水溫結構類型：

α= （多年平均年入庫徑流量） / （總庫容）

β=（一次洪水總流量）/（總庫容）

當α<10時水庫為分層型；α>20時水庫為混合型；10<α<20時水庫為過渡型[3]。但當洪水條件不同時，分層型也可能成為混合型，所以采用β值作為第二判別標準。如果分層型湖庫，如遇β>1的大洪水，則洪水會破壞原有的水溫結構，使其變為臨時的混合型，而β<0.5的洪水，一般對湖庫的水溫結構沒有顯著影響。

經計算，該水庫α值為1.39，小于10，β值為0.16，小于0.5。根據上述判別標準，四方井水庫水溫結構屬穩定分層型。

四方井水庫正常蓄水位為152 m，供水和發電取水口高程均為120 m，即供水取水口位于正常蓄水位下32 m。根據地形圖可知，壩前水深約為42 m。

3.1垂向水溫計算

3.1.1計算方法

根據《水利水電工程水文計算規范》（SL278-2002），垂向水溫按東勘院公式進行計算：

Ty= （T0-Tb） e^ （-（y/x）n） +Tb（1）

n=15/m2 + m2/35（2）

x=40/m+ m2/[2.37×（1+0.1m）]（3）

式（1）、（2）、（3）中Ty——從庫水面計水深為y處的月均水溫（℃）；T0——庫表面月平均水溫；m——月份，1、2、3……、12；n、x——與m有關的參數；Tb——庫底月平均水溫。

Tb=Tb′-N*K′

各月份Tb′、K′取值參見 《水利水電工程水文計算規范》（SL278-2002）。大壩所在緯度采用GPS現場定位所得，為27.75°，T0源于當地氣象統計資料。

3.1.2計算結果

（1）庫底水溫與天然水溫比較。根據上述公式，計算出水庫庫底各月份平均水溫，見表1，圖1。

（2）水庫垂向分布。根據公式計算，水庫水溫垂向分布見表2，各月水溫變化趨勢見圖2～5。

4低溫水對下游生態環境的影響

河道水溫計算公式河道內水體升溫采用以下經驗公式計算：

△Q= （Qeg-Q0）（1-e（-βt））（4）

式（4）中：△Q，增溫量；Qeg，平衡水溫；Q0，初始水溫；β=h（1+2a）/CPH，t=HA/D；a，經驗系數，取0.5-1.5；H，平均水深；A，水面面積；D，流量；C，水的比熱；P，水的密度；h=1.05+0.75V2（V為2m處的風速）。

工程發電取水高程為120 m，即正常蓄水位下32 m。由于其他月份發電尾水水溫與表面天然水溫相差較小，筆者選取4～10月，計算發電尾水在溫湯河經過不同距離水體增溫情況。

根據上述計算公式，可以得出，發電尾水下游河道水體增溫情況，詳見表3，河道水平溫度變化見圖6。

由圖6可知，工程建成后，由于發電下泄的低溫水，在河道內升溫較緩，8月份。6、7、8月份與天然水溫相差較大，但由于壩址下游的溫湯河內多為常見魚類，無珍稀保護物種，下泄的低溫水經9 km后匯入袁河，即可接近天然水溫，因此，下泄的低溫水影響較小。

4結論

四方井水庫屬于水溫穩定分層型，3～10月份，水庫水溫隨水深增大而降低，降溫幅度以7月份最大；11月至次年2月，水溫隨水深增加而升高。壩址下游河道升溫較緩，但由于低溫水河段較短，9 km后即匯入袁河，生態環境影響相對較小。

參考文獻：

[1]

祁昌軍，陳凱麒.水利水電工程水溫影響預測及技術復核要點[J].環境影響評價，2016， 38（3）：1～4.

[2]張士杰，劉昌明.水庫低溫水的生態影響及工程對策研究[J].中國生態農業學報，2011， 19（6）：1412～1416.

[3]胡平，劉毅，唐忠敏，等.水庫水溫數值預測方法[J].水利學報，2010，41（9）.

[4]甘衍軍，李蘭，武見，等.基于EFDC的二灘水庫水溫模擬及水溫分層影響研究[J].長江流域資源與環境，2013，22（4）：475～485.

Prediction and Evaluation of Water Temperature Impact in Sifang Reservoir

Hu Xihong1， Huang Ying2

（1.JiangxiProvincial Water Conservancy Planning and designing Institute，JiangxiProvincial Water Engineering Construction Technology Center， Nanchang， Jiangxi 330029， China；

2. JiangxiAcademy of Environmental Sciences， Nanchang， Jiangxi 330039， China）

Abstract： In this paper， taking Sifang reservoir as an example， the water temperature vertical distribution for each month is analyzed. Combined with the task and arrangement of engineering development， this paper analyzed the temperature rise of the tailrace in the lower reaches of the river.It also studied the effects of low temperature water on the ecological environment compared with the natural water temperature.

Key words： water temperature stratification； environment impact； Sifang reservoirendprint