温度影响研究-中国水利水电科学研究院.PDFVIP

中国水利水电科学研究院 第13届青年学术交流会论文 文章编号： 水库运行对下游河岸潜流带水位-温度影响研究 1,2 2 2 2 朱蓓 ，赵坚，陈孝兵，李英玉 （1. 中国水利水电科学研究院，北京 100038；2. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098) 摘要：选取浙江省新安江大坝下游尾水至富春江水库某一河段作为试验场地，实时监测同一河流剖面的河道水位、 温度以及河岸水位与温度分布。通过分析侧向潜流交换流量，定量描述侧向潜流交换的空间非均质性和动态特征， 刻画河岸潜流带与河道水体水位、温度之间的响应关系。结果表明：本次试验剖面上的侧向潜流交换流量变化范 2 2 围为-8.36～3.87m /s ，监测时间段内单位长度上的潜流交换量可达2.49 m ；河岸带侧向潜流区同一剖面不同观测 井处的潜流流量呈线性相关，且离河道越远，潜流区水位波动振幅消减越多，响应越滞后，潜流交换流量越小； 受水库下泄水流影响，河道水温日波幅很小，河岸含水层具有显著的垂向温度分层。在垂直方向上，冬季浅层河 岸温度较低，深层河岸温度较高，夏季则相反，同时浅层温度梯度较大，尤以地面以下0.8—1.7m范围内温度梯度 最大，深层温度梯度小；在水平方向上，离河道越远，受河道入渗水影响越小，温度越高。揭示了水库运行对下 游河岸潜流带的影响规律，为河流潜流带生态影响评估提供参考。 关键词：侧向潜流交换；水位；温度；低温水；流量 中图分类号：TV138 文献标识码：A1 1 研究背景 河流临岸带系统是维持河流生态系统健康的关键区域，河流与临岸带的物质及能量传输受侧向潜 [1] 流交换驱动，对河流的生态健康起着关键的调控作用 。由于河岸系统内侧向潜流交换量级和范围通 [2] 常远高于垂向的交换量和范围 ，因此，水库下泄低温水所导致的河流水位与温度波动将通过侧向潜 流交换，改变临岸潜流带天然水流场及其温度场的分布。 河流的侧向潜流交换是指河流与其河岸潜流区之间的水交换过程。目前国内外对潜流交换的研究 [3-5] [6] 还多集中于河床与地表水的垂向交换 ，侧向潜流交换的研究并不多。夏继红等 提出河岸带潜流层 [7] 的水动力动态过程是侧向潜流交换的驱动条件；Giraldo 等 通过建立地表水补给地下水的二维模型模 拟温度场-流场双耦合，指出河岸带潜流层浅层含水层的温度传播受到非饱和区热传导的影响明显； [8] Vogt 等 利用分布式光纤温度传感器（DTS ）持续观测河岸带浅层地下水温度，通过分析垂向断面的 温度时间序列，发现河岸带地下水温度在空间上并不是均匀分布，而是随不同深度的地下水流速呈现 非均匀性。同时，水库下泄低温水进入下游河道后将对河岸带潜流区水体环境以及侧向潜流交换动态 [9] 过程和热量传输机制带来一定影响。Casado 等 对阿根廷 Sauce Grande 河流水温研究表明，受水库下 泄低温水影响，实测水温过程线出现了显著的时间延迟及热峰消减现象；Curry 等[10]在大坝泄水条件 下，对某河段河床内的水压及水化学指标进行了测量，指出河流的水位波动改变了河岸带水力梯度及 相关化学指标；Hanrahan[11]通过对水坝下游河段河床内的水压及温度的监测分析，表明大坝电站运行 可以逆转垂向潜流交换方向及强度。 本文以浙江省新安江大坝下游尾水至富春江水库某一河段为例，现场监测河道与河岸带温度及水 位，以2014 年 11 月 28 日—12 月 3 日期间测量数据为例，分析水库运行引起的下游河段水位波动以 及下泄水流对河岸带潜流区温度和水位的影响。