一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水利水電工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]深水水庫水溫分層是較為常見并廣受關(guān)注的一類水電環(huán)境問題。水庫水溫分層是指庫區(qū)水位抬高、流速減緩后，水體熱力學(xué)條件發(fā)生改變，水庫水溫形成的規(guī)律性垂向分層結(jié)構(gòu)。常見的分層型水庫沿垂向分為溫變層、溫躍層和滯溫層:溫變層近水表面，水溫主要受氣溫和光照的影響，水溫垂向梯度較?。簧钏幍臏貙铀疁爻Ｄ瓯３址€(wěn)定，垂向梯度變化較緩；溫變層和滯溫層之間為溫躍層，厚度較薄，溫度和密度沿垂向出現(xiàn)急劇變化。水庫水溫分層會在庫區(qū)及下游河流造成一系列生態(tài)環(huán)境問題，所以如今的大型水利水電工程在完工后都需要對水庫不同溫層進行監(jiān)測，以便于制定消除水溫分層的方案，但現(xiàn)有額水庫水溫分層監(jiān)測方式比較原始，如公布號為CN103572733B的專利文件便公開了一種深水水庫水溫分層智能自調(diào)節(jié)改善裝置和方法，該方案利用水體密度隨水溫變化的自然規(guī)律以及水庫分層后溫躍層在垂直方向上具有顯著密度梯度變化的特性，通過裝置動態(tài)自動識別定位溫躍層的深度位置，自動調(diào)節(jié)控制裝置所受浮力，使裝置能夠在溫躍層附近上下往復(fù)運動，以加速上下層水體的混合，進而達到打破溫躍層、改善底層水環(huán)境的目的。但該方案只能監(jiān)測寬范圍的單一溫躍層，若溫躍層有兩層且較窄時觀測誤差較大，即這種單層式監(jiān)測裝置并不適用于所有水庫的水溫監(jiān)測。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型旨在提供一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，以解決現(xiàn)有水庫溫躍層觀測技術(shù)所存在的準確度差、觀測功能單一、誤差大、可靠性差以及適用范圍小等問題。
[0004]本實用新型是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0005]一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，包括漂浮在水面上的浮球，浮球底端固接有探頭鏈，探頭鏈末端固接有鉛球，探頭鏈向下深入水中，探頭鏈上自上而下安裝有若干水溫探頭，所述浮球嵌裝在一條漂浮在水面上的警示纜索中部。
[0006]所述水溫探頭為TDC-20水溫傳感器，分辨率0.0l0C，精度為0.1°C，范圍為-40?100C，工作深度為O?200m。
[0007]所述浮球為PE滾塑材質(zhì)，直徑為800mm。
[0008]所述探頭鏈為直徑0.4cm的鋼纜。
[0009]所述鉛球的重量為10kg。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，系統(tǒng)考慮了高壩大庫深水區(qū)水庫水體水溫分布與變化特征，對水庫深水區(qū)垂向水溫自動觀測進行了全面、有效覆蓋，確保了水庫垂向水溫變化規(guī)律觀測成果的系統(tǒng)性、代表性、可靠性；且進一步提升我國水庫水溫分布與變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型研宄、經(jīng)驗公式改進及其計算軟件開發(fā)研宄工作水平，推動行業(yè)技術(shù)進步具有重要意義，經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益顯著。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的布置結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2-圖7是本實用新型觀測數(shù)據(jù)日均值統(tǒng)計圖；
[0014]圖中:1-警示纜索；2-浮球；3_水溫探頭；4_探頭鏈。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明，但所要求的保護范圍并不局限于所述；
[0016]如圖1所示，本實用新型提供的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，包括漂浮在水面上的浮球2，浮球2底端固接有探頭鏈4，探頭鏈4末端固接有鉛球5，探頭鏈4向下深入水中，探頭鏈4上自上而下安裝有若干水溫探頭3，所述浮球2嵌裝在一條漂浮在水面上的警示纜索I中部。通過懸浮在水面的浮球2以及浮球下端安裝的探頭鏈4實現(xiàn)多個水溫探頭3的垂直布置，能有效對應(yīng)深水水庫的水溫分層進行觀測。
[0017]所述水溫探頭3為TDC-20水溫傳感器，分辨率0.01 V，精度為0.1 °C，范圍為-40?100°C，工作深度為O?200m，該水溫探頭3水溫、水位數(shù)據(jù)記錄頻次可在10分鐘至三小時區(qū)間任意設(shè)置。水溫探頭3采用電池作為電源，采用僅0.2毫米壁厚的不銹鋼外殼封裝，蓄熱量極小，靈敏性高，具有抗沖擊碰撞、抗強壓、抗腐蝕、抗老化等特性。
[0018]所述浮球2為PE滾塑材質(zhì)，直徑為800mm，具備抗沖擊碰撞、抗強壓、抗腐蝕、抗老化等特性。
[0019]所述探頭鏈4為直徑0.4cm的鋼纜，具有成本低廉，強度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
[0020]實施例:紅水河龍灘水電站水庫水溫觀測。
[0021]紅水河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。龍灘水電站水庫正常蓄水位375m，死水位330m，庫底高程210m。
[0022]根據(jù)水庫壩前垂向水溫預(yù)測成果可知:每年12月至2月，水庫垂向水體接近同溫分布，庫表、庫底水體水溫溫差較??；每年3月至6月，水庫垂向水體出現(xiàn)一個溫躍層，基本在水庫表層至水下40m，水面40m以下為滯溫層；每年7月至9月，水庫垂向水體會出現(xiàn)兩個溫躍層，第一個溫躍層一般出現(xiàn)在水庫表層至水下10m，第二個溫躍層一般出現(xiàn)在水下60m至水下90m，水面90m以下為滯溫層；每年10月至11月，水庫垂向水體出現(xiàn)一個溫躍層，基本在水庫表層至水下70m，水面70m以下為滯溫層。
[0023]龍灘水電站壩前深水區(qū)觀測水深達165m，結(jié)合壩前垂向水溫分布預(yù)測成果，在龍灘水庫正常蓄水位375m情況下，水庫表層至水下90m的范圍為垂向水溫變化較大的水體，水下90m至庫底區(qū)間水體基本為垂向水溫變化較小的同溫層。
[0024]觀測裝置組裝和工作原理:
[0025]先將水庫內(nèi)的水體分為上下兩個分層，上分層深度多下分層深度；取與待觀測水庫水深相匹配的探頭鏈4，并對應(yīng)上分層與下分層在探頭鏈4上安裝若干水溫探頭3 ;將安裝有水溫探頭3的探頭鏈4與浮球2相連，并在探頭鏈4末端固接鉛球5 ;將浮球2連同探頭鏈4 一同放入水中，保證探頭鏈4垂直布置；每個水溫探頭3均采集與其相對應(yīng)水體的溫度并將數(shù)值通過GPRS數(shù)據(jù)通信平臺接收至實驗室指定計算機予以儲存；通過采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)計出觀測點位水庫水體的垂向水溫分層變化規(guī)律；觀測裝置安裝在壩前警示纜索I上的水庫表面深泓線位置處，即壩前警示纜索I的中心點處，距離大壩發(fā)電進水口 800m，基本不受電站進水口發(fā)電引流影響；浮球2采取PE滾塑材質(zhì)，直徑為800mm，具備抗沖擊碰撞、抗強壓、抗腐蝕、抗老化等特性。探頭鏈4為直徑0.4cm，總長165m的鋼纜。
[0026]水溫探頭3共計使用27個，其在探頭鏈4上的布設(shè)按水體上下分層布置:由庫底往上為探頭鏈的下分層，即Om?75m范圍，按照間距1m布設(shè)，共8個水溫探頭3，分別為0m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m。由下分層頂端至庫表為上分層，即75m?165m范圍，按照間距 5m 布設(shè)，共 19 個水溫探頭 3，分別為 75m、80m、85m、90m、95m、100m、105m、110m、115m、120m、125m、130m、135m、140m、145m、150m、155m、160m、165m0
[0027]觀測結(jié)果:
[0028]2011年11月至2012年11月的觀測時段內(nèi)，龍灘水庫浮動式垂向水溫自動觀測點最高水位為369m (2012年9月18日)，最低水位為334m (2012年3月21日)。選取的2011年11月、2012年I月、2012年3月、2012年5月、2012年7月、2012年9月共計六個典型月的浮動式垂向水溫自動觀測相關(guān)統(tǒng)計成果如下:
[0029]2011年11月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示:當月觀測平均水深119m ;水庫表層25m范圍溫度變化小，基本為23.4°C ;水中25m?80m范圍存在溫躍層，水溫從23.4°C下降到16.30C ；80m以下為庫底低溫層，溫度基本為16.3°C。
[0030]2012年I月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖3所示:當月觀測平均水深116m ;水庫垂向水溫分布基本相同，表層水溫在17.9°C左右，庫底水溫基本為16.4°C，垂向上接近同溫分布。
[0031]2012年3月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示:當月觀測平均水深112m ;水庫垂向水溫分布基本相同，表層溫躍層厚度約10m，水下1m至庫底基本為同溫層，溫度變化小于1°C，庫底溫度基本在14.2°C。
[0032]2012年5月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖5所示:當月觀測平均水深116m ;水庫表層至水下40m為溫躍層，40m以下為同溫層，溫度基本為14.2°C。
[0033]2012年7月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖6所示:當月觀測平均水深136m ;水庫表層至水下20m范圍為第一個溫躍層，水下55m至80m范圍為第二個溫躍層，水面80m以下為同溫層，溫度基本為14.2°C。
[0034]2012年9月觀測數(shù)據(jù)的日均值統(tǒng)計結(jié)果如圖7所示:當月觀測平均水深151m ;水庫表層至水下15m范圍為第一個溫躍層，水下65m至90m范圍為第二個溫躍層，水面90m以下為同溫層，溫度基本為14.8°C。
[0035]龍灘水庫采用本實用新型提供的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置后觀測成果基本與龍灘水庫水溫預(yù)測成果相符，并對溫躍層、同溫層出現(xiàn)的區(qū)域變化范圍有進一步細化、精確，確保了對龍灘水庫垂向水溫變化規(guī)律連續(xù)觀測的有效覆蓋，達到了浮動式垂向水溫自動觀測工作預(yù)期的效果，為進一步提高龍灘水庫水溫變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型研宄、經(jīng)驗公式改進等深化提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。
【主權(quán)項】
1.一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，其特征在于:包括漂浮在水面上的浮球(2)，浮球(2)底端固接有探頭鏈(4)，探頭鏈(4)末端固接有鉛球(5)，探頭鏈(4)向下深入水中，探頭鏈(4)上自上而下安裝有若干水溫探頭(3)，所述浮球(2)嵌裝在一條漂浮在水面上的警示纜索(I)中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，其特征在于:所述水溫探頭(3)為TDC-20水溫傳感器，分辨率0.0l0C，精度為0.1°C，范圍為-40?100°C，工作深度為O?200m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，其特征在于:所述浮球(2)為PE滾塑材質(zhì)，直徑為800mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，其特征在于:所述探頭鏈(4)為直徑0.4cm的鋼纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，其特征在于:所述鉛球(5)的重量為1kgo
【專利摘要】本實用新型公開了一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，該裝置一種浮動式水庫垂向水溫自動觀測裝置，包括漂浮在水面上的浮球，浮球底端固接有探頭鏈，探頭鏈末端固接有鉛球，探頭鏈向下深入水中，探頭鏈上自上而下安裝有若干水溫探頭，所述浮球嵌裝在一條漂浮在水面上的警示纜索中部。本實用新型考慮了高壩大庫深水區(qū)水庫水體水溫分布與變化特征，對水庫深水區(qū)垂向水溫自動觀測進行了全面、有效覆蓋，確保了水庫垂向水溫變化規(guī)律觀測成果的系統(tǒng)性、代表性、可靠性。
【IPC分類】G01K13-02
【公開號】CN204612836
【申請?zhí)枴緾N201520332378
【發(fā)明人】常理, 王志光, 魏浪, 陳國柱, 張南波, 楊桃萍, 趙再興, 唐忠波, 李鑫, 王海磊, 周超
【申請人】中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月21日