本實用新型涉及河流水文觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應(yīng)觀測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國高壩大庫壩下河道沿程的水溫變化規(guī)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后的水溫變化規(guī)律及相關(guān)效應(yīng)的觀測研究更少，水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應(yīng)觀測的技術(shù)方法與要求缺乏相關(guān)導(dǎo)則或規(guī)范的有效統(tǒng)一，河道沿程支流匯入增溫效應(yīng)的觀測成果質(zhì)量普遍存在系統(tǒng)性、代表性、可靠性不強等問題，對提高我國河流水溫變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型研究、經(jīng)驗公式改進(jìn)及其計算軟件開發(fā)等工作的參考意義不大。

技術(shù)實現(xiàn)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(yīng)觀測系統(tǒng)，以填補目前高壩大庫壩下河道沿程的水溫變化規(guī)律分布情況觀測研究工作的空白，并確保河流水溫變化規(guī)律觀測成果的系統(tǒng)性、代表性、可靠性。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種水庫壩下河道沿程支流匯入增溫效應(yīng)觀測系統(tǒng)，包括壩下觀測點和支流觀測群，壩下觀測點為設(shè)置在沿干流分布的每個水庫大壩下游的發(fā)電尾水水溫觀測點，支流觀測群包括設(shè)置在支流與干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(shè)置在干流上并位于匯入口上游，支流觀測點B設(shè)置在支流上并位于匯入口上游，支流觀測點C設(shè)置在干流上并位于匯入口下游。

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(fā)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(nèi)均設(shè)置水溫傳感器。

所述水溫傳感器為具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程在線傳輸功能的TDC-20水溫傳感器，分辨率0.01℃，精度為0.1℃，范圍為-40～100℃，工作深度為0～10m，水溫數(shù)據(jù)記錄頻次為10-180min。

所述水溫傳感器設(shè)置在水面以下0.5-1m處。

本實用新型的有益效果是：

與現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)觀測系統(tǒng)，其結(jié)合了水庫壩下河道沿程支流匯入的流量、水溫對干流的影響程度，以及干流河道水文情勢、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(yīng)的觀測布點方法作出要求，以提高河流水溫變化規(guī)律觀測工作的技術(shù)水平及成果質(zhì)量，對提高我國河流水溫變化規(guī)律原型觀測工作技術(shù)水平及成果質(zhì)量，進(jìn)一步提升我國河流水溫變化數(shù)學(xué)模型研究、經(jīng)驗公式改進(jìn)及其計算軟件開發(fā)研究工作水平，推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，經(jīng)濟、社會、環(huán)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(fā)電尾水水溫觀測點；

5-吾隘鎮(zhèn)支流觀測點A；

6-吾隘鎮(zhèn)支流觀測點B；

7-吾隘鎮(zhèn)支流觀測點C；

8-乙圩鄉(xiāng)支流觀測點A；

9-乙圩鄉(xiāng)支流觀測點B；

10-乙圩鄉(xiāng)支流觀測點C；

11-巖灘水電站發(fā)電尾水水溫觀測點；

12-羌圩鄉(xiāng)支流觀測點A；

13-羌圩鄉(xiāng)支流觀測點B；

14-貢川鄉(xiāng)支流觀測點A；

15-貢川鄉(xiāng)支流觀測點B；

16-貢川鄉(xiāng)支流匯觀測點C；

17-大化水電站發(fā)電尾水水溫觀測點；

18-紅水河干流；

19-吾隘鎮(zhèn)支流；

20-乙圩鄉(xiāng)支流；

21-羌圩鄉(xiāng)支流；

22-貢川鄉(xiāng)支流；

101-干流；

102-水庫大壩；

103-支流；

104-匯入口；

105-發(fā)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(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但所要求的保護(hù)范圍并不局限于所述；

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(tǒng)，包括壩下觀測點和支流觀測群，壩下觀測點為設(shè)置在沿干流101分布的每個水庫大壩102下游的發(fā)電尾水水溫觀測點105，支流觀測群包括設(shè)置在支流103與干流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(shè)置在干流101上并位于匯入口104上游，支流觀測點B107設(shè)置在支流103上并位于匯入口104上游，支流觀測點C108設(shè)置在干流101上并位于匯入口104下游。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(fā)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(nèi)均設(shè)置水溫傳感器。所述水溫傳感器為具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程在線傳輸功能的TDC-20水溫傳感器，分辨率0.01℃，精度為0.1℃，范圍為-40～100℃，工作深度為0～10m，水溫數(shù)據(jù)記錄頻次為10-180min。所述水溫傳感器設(shè)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(yīng)觀測系統(tǒng)的布置方法包括以下步驟：

(a)在需觀測的干流101上所有的用于發(fā)電的水庫大壩102下游設(shè)置壩下觀測點；

(b)在每條支流103與干流101的匯入口104設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)設(shè)置至少一個水溫傳感器；

(e)設(shè)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(shù)據(jù)通過無線發(fā)射至機房儲存；

(g)分析每段規(guī)定觀測時間內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)并繪制觀測圖。

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(fā)和“西電東送”戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程，是紅水河水電開發(fā)的骨干工程和龍頭水庫，工程主要開發(fā)任務(wù)為發(fā)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(yīng)庫容162.1億m³，死水位330m，相應(yīng)庫容50.6億m³，水庫具有年調(diào)節(jié)能力。電站裝機容量490萬kW，共計7臺發(fā)電機組，進(jìn)水口中心線高程為311.0m，底檻高程為305.0m。

龍灘水電工程屬于特大型水利水電系統(tǒng)工程，水庫既調(diào)蓄水量又儲存熱量，導(dǎo)致水庫壩前水體水溫出現(xiàn)垂向穩(wěn)定分層現(xiàn)象，會使水庫夏季發(fā)電泄水的溫度低于天然河道水體溫度，冬季發(fā)電泄水的溫度又高于天然河道水體溫度，這些變化會給龍灘水庫下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境等帶來了一定的影響。

龍灘水庫庫區(qū)及壩下沿程水溫變化規(guī)律系統(tǒng)觀測研究是國內(nèi)第一個針對特大型水庫庫區(qū)及壩下沿程水溫變化規(guī)律進(jìn)行的長系列、大尺度系統(tǒng)同步原型觀測的基礎(chǔ)科學(xué)研究，獲得了環(huán)境保護(hù)部、水利部的高度評價，對推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。

目前，研究成果已置于環(huán)境保護(hù)部國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境影響評價數(shù)值模擬重點實驗室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，為我國水庫水溫結(jié)構(gòu)判別模型研究、水溫預(yù)測經(jīng)驗公式改進(jìn)研究、水溫數(shù)學(xué)模型及其計算軟件開發(fā)研究等提供了重要科學(xué)依據(jù)。

(2)儀器參數(shù)

本次觀測水溫在線觀測探頭采用TDC-20水溫傳感器，分辨率0.01℃，精度0.1℃，范圍為-40～100℃，工作深度范圍為0～200m，設(shè)置成每30min記錄一次水溫數(shù)據(jù)，此模式下電池壽命為一年。TDC-20水溫傳感器采用不銹鋼外殼封裝，僅有0.2mm的壁厚，具有很小的蓄熱量，采用導(dǎo)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水溫傳感器采集的水溫數(shù)據(jù)通過中國移動GPRS數(shù)據(jù)通信平臺接收至實驗室指定計算機予以儲存。

(3)觀測布點

紅水河干流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(dá)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(yīng)觀測布點原則為：

①觀測范圍內(nèi)匯入支流的多年平均流量相對于干流匯入處斷面的多年平均流量來說屬不可忽略，且所占比例在二十分之一及以上的，考慮布點；

②觀測范圍內(nèi)匯入支流的水體水溫與干流匯入處的水體水溫有較明顯差異，即兩者同時間段內(nèi)的溫差占干流水體水溫比例的5％及以上，支流匯入后可能會對干流河道的水體水溫有一定影響的，考慮布點；

③觀測范圍內(nèi)干流河道攔河水工建筑物等水文情勢變化較大的對象處，考慮布點；

④觀測范圍內(nèi)受溫排水、冷排水等影響致使干流河道水溫變化較大的區(qū)域，即水溫影響幅度變化值占干流水體水溫比例5％及以上的，考慮布點；

紅水河干流18上設(shè)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(yīng)的觀測范圍由龍灘水電站大壩1發(fā)電尾水至壩下大化水電站大壩3發(fā)電尾水，區(qū)間河道長度共計245km，觀測的支流包括吾隘鎮(zhèn)支流19、乙圩鄉(xiāng)支流20、羌圩鄉(xiāng)支流21和貢川鄉(xiāng)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下游分別設(shè)置龍灘水電站發(fā)電尾水水溫觀測點4、巖灘水電站發(fā)電尾水水溫觀測點11和大化水電站發(fā)電尾水水溫觀測點17；

設(shè)置吾隘鎮(zhèn)支流19觀測群，在吾隘鎮(zhèn)支流19上距離其與紅水河干流18交匯處1km處設(shè)置吾隘鎮(zhèn)支流觀測點B6，然后在紅水河干流18上設(shè)置吾隘鎮(zhèn)支流觀測點A5和吾隘鎮(zhèn)支流觀測點C7，吾隘鎮(zhèn)支流觀測點A5和吾隘鎮(zhèn)支流觀測點C7分別置于吾隘鎮(zhèn)支流19與紅水河干流18交匯處的上游1km處和下游1km處；

設(shè)置乙圩鄉(xiāng)支流20觀測群，在乙圩鄉(xiāng)支流20上距離其與紅水河干流18交匯處1km處設(shè)置乙圩鄉(xiāng)支流觀測點B9，然后在紅水河干流18上設(shè)置乙圩鄉(xiāng)支流觀測點A8和乙圩鄉(xiāng)支流觀測點C10，乙圩鄉(xiāng)支流觀測點A8和乙圩鄉(xiāng)支流觀測點C10分別置于乙圩鄉(xiāng)支流20與紅水河干流18交匯處的上游1km處和下游1km處；

設(shè)置羌圩鄉(xiāng)支流21觀測群，在羌圩鄉(xiāng)支流21上距離其與紅水河干流18交匯處1km處設(shè)置羌圩鄉(xiāng)支流觀測點A12，然后在該交匯處下游1km處設(shè)置羌圩鄉(xiāng)支流觀測點B13，由于巖灘水電站大壩2與羌圩鄉(xiāng)支流21相距較近，所以無需在交匯處上游設(shè)置觀測點；

最后設(shè)置貢川鄉(xiāng)支流22觀測群，在貢川鄉(xiāng)支流22上距離其與紅水河干流18交匯處1km處設(shè)置貢川鄉(xiāng)支流觀測點B15，然后在紅水河干流18上設(shè)置貢川鄉(xiāng)支流觀測點A14和貢川鄉(xiāng)支流觀測點C16，貢川鄉(xiāng)支流觀測點A14和貢川鄉(xiāng)支流觀測點C16分別置于貢川鄉(xiāng)支流22與紅水河干流18交匯處的上游1km處和下游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(yīng)觀測點位統(tǒng)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(yīng)觀測布點統(tǒng)計表

每個水溫傳感器每30min記錄一次水溫數(shù)據(jù)，然后通過GPRS傳送至指定機房的計算機上并儲存，然后分析每段規(guī)定觀測時間內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)并繪制觀測圖即可。

上述實施例僅為本實用新型用于紅水河龍灘水電站壩下河道沿程支流匯入增溫效應(yīng)觀測，并不用于限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡在本實用新型的技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做變形、修飾或等同替換等，均應(yīng)落入本實用新型的保護(hù)范圍。