一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統的製作方法

2023-05-31 18:15:21

本實用新型涉及河流水文觀測技術領域，具體涉及一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統。

背景技術：

目前，我國高壩大庫壩下河道沿程的水溫變化規律分布情況觀測研究工作開展較少，尤其是針對河道沿程支流匯入影響前後的水溫變化規律及相關效應的觀測研究更少，水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測的技術方法與要求缺乏相關導則或規範的有效統一，河道沿程支流匯入增溫效應的觀測成果質量普遍存在系統性、代表性、可靠性不強等問題，對提高我國河流水溫變化規律數學模型研究、經驗公式改進及其計算軟體開發等工作的參考意義不大。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統，以填補目前高壩大庫壩下河道沿程的水溫變化規律分布情況觀測研究工作的空白，並確保河流水溫變化規律觀測成果的系統性、代表性、可靠性。

本實用新型是通過如下技術方案予以實現的：

一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統，包括壩下觀測點和支流觀測群，壩下觀測點為設置在沿幹流分布的每個水庫大壩下遊的發電尾水水溫觀測點，支流觀測群包括設置在支流與幹流的匯入口處的支流觀測點A、支流觀測點B和支流觀測點C，支流觀測點A設置在幹流上並位於匯入口上遊，支流觀測點B設置在支流上並位於匯入口上遊，支流觀測點C設置在幹流上並位於匯入口下遊。

所述支流觀測點A、支流觀測點C與匯入口的距離為500m-5000m，所述支流觀測點B與匯入口的距離為500-3000m。

所述發電尾水水溫觀測點、支流觀測點A、支流觀測點B和支流觀測點C內均設置水溫傳感器。

所述水溫傳感器為具有數據遠程在線傳輸功能的TDC-20水溫傳感器，解析度0.01℃，精度為0.1℃，範圍為-40～100℃，工作深度為0～10m，水溫數據記錄頻次為10-180min。

所述水溫傳感器設置在水面以下0.5-1m處。

本實用新型的有益效果是：

與現有技術相比，本實用新型提供了一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統，其結合了水庫壩下河道沿程支流匯入的流量、水溫對幹流的影響程度，以及幹流河道水文情勢、水溫的變化程度等因素，對水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應的觀測布點方法作出要求，以提高河流水溫變化規律觀測工作的技術水平及成果質量，對提高我國河流水溫變化規律原型觀測工作技術水平及成果質量，進一步提升我國河流水溫變化數學模型研究、經驗公式改進及其計算軟體開發研究工作水平，推動行業技術進步具有重要意義，經濟、社會、環境效益顯著。

附圖說明

圖1是本實用新型的布置圖；

圖2是本實用新型實施例1的布置圖；

圖中：

1-龍灘水電站大壩；

2-巖灘水電站大壩；

3-大化水電站大壩；

4-龍灘水電站發電尾水水溫觀測點；

5-吾隘鎮支流觀測點A；

6-吾隘鎮支流觀測點B；

7-吾隘鎮支流觀測點C；

8-乙圩鄉支流觀測點A；

9-乙圩鄉支流觀測點B；

10-乙圩鄉支流觀測點C；

11-巖灘水電站發電尾水水溫觀測點；

12-羌圩鄉支流觀測點A；

13-羌圩鄉支流觀測點B；

14-貢川鄉支流觀測點A；

15-貢川鄉支流觀測點B；

16-貢川鄉支流匯觀測點C；

17-大化水電站發電尾水水溫觀測點；

18-紅水河幹流；

19-吾隘鎮支流；

20-乙圩鄉支流；

21-羌圩鄉支流；

22-貢川鄉支流；

101-幹流；

102-水庫大壩；

103-支流；

104-匯入口；

105-發電尾水水溫觀測點；

106-支流觀測點A；

107-支流觀測點B；

108-支流觀測點C。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步說明，但所要求的保護範圍並不局限於所述；

如圖1所示，本實用新型提供了一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效觀測系統，包括壩下觀測點和支流觀測群，壩下觀測點為設置在沿幹流101分布的每個水庫大壩102下遊的發電尾水水溫觀測點105，支流觀測群包括設置在支流103與幹流101的匯入口104處的支流觀測點A106、支流觀測點B107和支流觀測點C108，支流觀測點A106設置在幹流101上並位於匯入口104上遊，支流觀測點B107設置在支流103上並位於匯入口104上遊，支流觀測點C108設置在幹流101上並位於匯入口104下遊。所述支流觀測點A106、支流觀測點C108與匯入口104的距離為500m-5000m，所述支流觀測點B107與匯入口104的距離為500-3000m。所述發電尾水水溫觀測點105、支流觀測點A106、支流觀測點B107和支流觀測點C108內均設置水溫傳感器。所述水溫傳感器為具有數據遠程在線傳輸功能的TDC-20水溫傳感器，解析度0.01℃，精度為0.1℃，範圍為-40～100℃，工作深度為0～10m，水溫數據記錄頻次為10-180min。所述水溫傳感器設置在水面以下0.5-1m處。

上述水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測系統的布置方法包括以下步驟：

(a)在需觀測的幹流101上所有的用於發電的水庫大壩102下遊設置壩下觀測點；

(b)在每條支流103與幹流101的匯入口104設置支流觀測群，觀測群包括若干觀測點；

(c)在每個壩下觀測點內設置至少一個水溫傳感器；

(d)在每個支流觀測群中的每個觀測點內設置至少一個水溫傳感器；

(e)設置每個水溫傳感器的記錄頻率相同；

(f)水溫傳感器記錄的數據通過無線發射至機房儲存；

(g)分析每段規定觀測時間內記錄的數據並繪製觀測圖。

實施例1：紅水河龍灘水電站

(1)觀測背景

龍灘水電站是國家實施西部大開發和「西電東送」戰略的標誌性工程，是紅水河水電開發的骨幹工程和龍頭水庫，工程主要開發任務為發電，兼有防洪、航運等綜合效益。龍灘大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高192m，壩頂長746.49m，水庫正常蓄水位375m，相應庫容162.1億m3，死水位330m，相應庫容50.6億m3，水庫具有年調節能力。電站裝機容量490萬kW，共計7臺發電機組，進水口中心線高程為311.0m，底檻高程為305.0m。

龍灘水電工程屬於特大型水利水電系統工程，水庫既調蓄水量又儲存熱量，導致水庫壩前水體水溫出現垂向穩定分層現象，會使水庫夏季發電洩水的溫度低於天然河道水體溫度，冬季發電洩水的溫度又高於天然河道水體溫度，這些變化會給龍灘水庫下遊地區的生態環境等帶來了一定的影響。

龍灘水庫庫區及壩下沿程水溫變化規律系統觀測研究是國內第一個針對特大型水庫庫區及壩下沿程水溫變化規律進行的長系列、大尺度系統同步原型觀測的基礎科學研究，獲得了環境保護部、水利部的高度評價，對推動行業技術進步具有重要意義。

目前，研究成果已置於環境保護部國家環境保護環境影響評價數值模擬重點實驗室基礎數據平臺，為我國水庫水溫結構判別模型研究、水溫預測經驗公式改進研究、水溫數學模型及其計算軟體開發研究等提供了重要科學依據。

(2)儀器參數

本次觀測水溫在線觀測探頭採用TDC-20水溫傳感器，解析度0.01℃，精度0.1℃，範圍為-40～100℃，工作深度範圍為0～200m，設置成每30min記錄一次水溫數據，此模式下電池壽命為一年。TDC-20水溫傳感器採用不鏽鋼外殼封裝，僅有0.2mm的壁厚，具有很小的蓄熱量，採用導熱性高的密封膠，保證了傳感器的高靈敏性，極小的溫度延遲，具有防壓、防水、防潮功能。TDC-20水溫傳感器採集的水溫數據通過中國移動GPRS數據通信平臺接收至實驗室指定計算機予以儲存。

(3)觀測布點

紅水河幹流18流量較大，龍灘水電站大壩1壩址處的多年平均流量就達到了1610m3/s，因此，龍灘水電站壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測布點原則為：

①觀測範圍內匯入支流的多年平均流量相對於幹流匯入處斷面的多年平均流量來說屬不可忽略，且所佔比例在二十分之一及以上的，考慮布點；

②觀測範圍內匯入支流的水體水溫與幹流匯入處的水體水溫有較明顯差異，即兩者同時間段內的溫差佔幹流水體水溫比例的5％及以上，支流匯入後可能會對幹流河道的水體水溫有一定影響的，考慮布點；

③觀測範圍內幹流河道攔河水工建築物等水文情勢變化較大的對象處，考慮布點；

④觀測範圍內受溫排水、冷排水等影響致使幹流河道水溫變化較大的區域，即水溫影響幅度變化值佔幹流水體水溫比例5％及以上的，考慮布點；

紅水河幹流18上設置有龍灘水電站大壩1、巖灘水電站大壩2和大化水電站大壩3，龍灘水電站大壩1壩下河道沿程支流匯入增溫效應的觀測範圍由龍灘水電站大壩1發電尾水至壩下大化水電站大壩3發電尾水，區間河道長度共計245km，觀測的支流包括吾隘鎮支流19、乙圩鄉支流20、羌圩鄉支流21和貢川鄉支流22共計4條。

具體操作為：

如圖2所示，在龍灘水電站大壩1、巖灘水電站大壩2和大化水電站大壩3下遊分別設置龍灘水電站發電尾水水溫觀測點4、巖灘水電站發電尾水水溫觀測點11和大化水電站發電尾水水溫觀測點17；

設置吾隘鎮支流19觀測群，在吾隘鎮支流19上距離其與紅水河幹流18交匯處1km處設置吾隘鎮支流觀測點B6，然後在紅水河幹流18上設置吾隘鎮支流觀測點A5和吾隘鎮支流觀測點C7，吾隘鎮支流觀測點A5和吾隘鎮支流觀測點C7分別置於吾隘鎮支流19與紅水河幹流18交匯處的上遊1km處和下遊1km處；

設置乙圩鄉支流20觀測群，在乙圩鄉支流20上距離其與紅水河幹流18交匯處1km處設置乙圩鄉支流觀測點B9，然後在紅水河幹流18上設置乙圩鄉支流觀測點A8和乙圩鄉支流觀測點C10，乙圩鄉支流觀測點A8和乙圩鄉支流觀測點C10分別置於乙圩鄉支流20與紅水河幹流18交匯處的上遊1km處和下遊1km處；

設置羌圩鄉支流21觀測群，在羌圩鄉支流21上距離其與紅水河幹流18交匯處1km處設置羌圩鄉支流觀測點A12，然後在該交匯處下遊1km處設置羌圩鄉支流觀測點B13，由於巖灘水電站大壩2與羌圩鄉支流21相距較近，所以無需在交匯處上遊設置觀測點；

最後設置貢川鄉支流22觀測群，在貢川鄉支流22上距離其與紅水河幹流18交匯處1km處設置貢川鄉支流觀測點B15，然後在紅水河幹流18上設置貢川鄉支流觀測點A14和貢川鄉支流觀測點C16，貢川鄉支流觀測點A14和貢川鄉支流觀測點C16分別置於貢川鄉支流22與紅水河幹流18交匯處的上遊1km處和下遊1km處。

按照上述布點原則確定的壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測點位統計見表1：

表1紅水河龍灘水電站壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測布點統計表

每個水溫傳感器每30min記錄一次水溫數據，然後通過GPRS傳送至指定機房的計算機上並儲存，然後分析每段規定觀測時間內記錄的數據並繪製觀測圖即可。

上述實施例僅為本實用新型用於紅水河龍灘水電站壩下河道沿程支流匯入增溫效應觀測，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的技術方案基礎上所做變形、修飾或等同替換等，均應落入本實用新型的保護範圍。