第１６卷　２０１６盆　第６期　６月　中　国水运　Ｏｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ＶｏＩ．１６　Ｊｕｎｅ　Ｎｏ．６　２０１６　

观音岩水库水温结构规律分析　

胡佳纯　，黄小雪　，程香菊　

（１．华南理工大学土木－９交通学院，广东广州５１０６４０；２．灌阳县政府，广西桂林５４１６００）　

摘要：水库建成后能调节河川径流，但库区及下游河道的水环境状况也会相应发生改变，形成有规律的水温分层　

现象。这种现象使库区内水生生物结构发生变化影响库区水质。本文以观音岩水库为研究对象，依据２０１５年３月　份－２０１６年１月份水库坝前１．５ｋｉｎ处垂向水温数据，分析水库蓄水后水温结构的变化规律。结果表明，夏秋季温　

度分层现象比冬春季明显，汛期底孔泄洪垂向水温会出现双温跃层现象，表层水温年变化幅度较底层水温年变化幅　

度大。　

关键词：观音岩水库；水温结构；水温分层　

中图分类号：ＴＶ６９７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－７９７３（２０１６）０６－０２０１－０４　

观音岩水库位于云南省丽江市华坪县（左岸）与四川省　

攀枝花市仁和区（右岸）交界处（如图１所示），是“西电东　

送”、西南水电基地的重要电源点，也是金沙江水电基地中　

游河段“一库八级”开发规划的最后一个梯级电站，上游接　

鲁地拉水电站，下游距攀枝花市２７ｋｉｎ。水库正常蓄水位　

ｌ，１３４ｍ，库容２０．７２亿ｍ。，装机容量３００（５ｘ６０）万ｋｗ。　

水库周边地势西部高峻，东部相对低缓，多为中、高山地貌，　

其间有山间盆地分布，但面积较小。区内山脉、水系多呈南　

北向延伸，受地质构造控制。库区金沙江河谷属北亚热带干　

热河谷气候区，具有热量丰富、光照充足、四季不分明、蒸　

发量大、干湿季分明特点…。观音岩水电站是金沙江中游开　

发条件好、技术经济指标优越的大型水电工程＿２ｌ。　

图１观音岩水库位置图（引自。　）　

蓄水成库后，水体流速变得缓慢滞留时间变长，导致垂　

向混合减弱。而水体能量交换主要集中在水面，通过蒸发、　

对流和长波辐射引起表层水温变化，并以分子扩散方式传递　到下层水。但穿透水面进入水体内部的太阳短波辐射衰减快　

作用范围有限，从而形成自上而下的温度梯度产生分层现象。　

这会改变库区水生态环境带来一系列低温水影响，水的物理、　

化学性质及水生生物、农作物对水温都很敏感，如对下游河　

道水生生态、农业灌溉的影响１４］。水温升高，气体溶解度减　

小，矿物质溶解度增加，水中化学生物反应速率加快。水温　

变化会影响生物生长和死亡甚至物种更替以及农业灌溉和植　被生长。因此，对观音岩水库水温分布进行分析对库区和下　

游水质的影响具有重要意义。　

观音岩水库自２０１４年１０月２３日下闸蓄水，依据２０１５年　

３月一２０１６年１月水库坝前１．５ｋｉｎ处实测垂向水温数据，对各　

个来水期的水温状况进行分析，了解水库水温结构规律为下　

游取水及水质、生态、灌溉管理提供依据和参考。　

一、监测断面与数据采集　

监测断面为大坝上游１．５ｋｉｎ处，监测时段为２０１５年３月　

份－２０１６年１月份，监测频率为每月监测一次，每次在同一天　

的８时、１４时、２０时左右进行三次连续观测共３３次。监测仪　

器采用ＨＹ１２００Ｂ型声速剖面仪，按不同水深设置观测点（测　

点按表层、０．５ｍ、ｌｍ、３ｍ、７ｍ、１０ｍ、３０ｍ、……的深　

度观测，直至等温层），以便观测水库水温梯度变化。　

ＨＹ１２００系列声速剖面仪采用环鸣法直接测量声信号在　

固定的已知距离内的传播时间进而得到声速，同时还通过温　

度及压力传感器测量温度和垂直深度。能快速有效方便地为　

测深仪、声纳、水下声标等水声设备校正测量误差提供实时　

的声速剖面数据，是水道测量、海洋调查勘察及国防应用与　研究等领域必不可少的设备Ｉ５Ｊ。目前该仪器已应用在三峡水　

库、锦屏水库等＿６　水温垂向剖面测量。　

二、结果与分析　

收稿日期：２０１６—０４—１６　

作者简介：胡佳纯（１９９４一），女，硕士，华南理工大学土木与交通学院水利工程系，研究方向为环境水力学。　

黄小雪（１９８１一），女，工学博士，广西壮族自治区灌阳县政府，工程师，研究方向为环境保护。　

程香菊（１９７４一），女，博士，华南理工大学土木与交通学院水利系，教授，硕导，博导，研究方向为环境水　

力学。

　２０２　中国水运　第１６卷　

１．垂向水温分布特征　在田永丽、张超等Ｉ１　对近４４年金沙江中下游径流变化　

及其对气候变化的响应研究中，金沙江中游径流增量年内变　

化很大、汛期枯期流量差异大。每年的７—１Ｏ月为汛期占全年　

总量的７８％，其中主汛期为７￣９￣１，与流域所在地区雨季一　

致。四季时段一般划分为：春季１—３月，夏季４－６月，秋季　

７—９月，冬季１０￣１２月。水温气象等均以年为周期规律变化，　

水库垂向上的水温分层也以年为周期循环变化。图２为水库　

２０１５年３月３０日和５月３０日８时、１４时、２Ｏ时的日内垂向水　

温监测数据；图３为水库２０１５年７月３０日和９月２８日８时、１４　

时、２０时的日内垂向水温监测数据；图４为水库２０１５年１　１　

月２８日和２０１６年１月１４日８时、１４时、２０时的日内垂向水温　

监测数据。从图２至图４可以看出，当日内水温存在着一定的　

变化，即早、中、晚水表面存在一定温差，如２０１５年３月３０　

日，８时表面温度约为２３．１３￣Ｃ，１４时表面温度约为２９．０２￣Ｃ，　

而２０时表面温度约为２８．１３￣Ｃ。　

水温（。ｃ）　１＇ｌ２　ｌ３＇４　１５　１６　１７　１Ｒ　１９　２０　２１　２２　２３　２４　２５　２６　２７　２ｇ　２９　：　

２。　

一　羹ｓ。　

８。　

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３ｌ　４ｌ　菱ｓ·　…　…　。，…　。　：　：　，：　：　

２　ｌ３　ｌ４　ｌ５　ｌ６　１８水１９温２（０。ａ２１　２２　２３　２４　２５　２６　２７　２８　２９　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　１７　１　１　

图２　２０１５年３月３０日和５月３０日水温数据　水温（。ｃ１　２　１３　１４　１　５　１６　ｌ７　ｌ８　１９　２０　２ｌ　２２　２３　２４　２５　２６　２７　２８　２９　

ｌ。ｏ　

２３０。　４０　菱　５。０　

８７。ｏ　

９。　

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２。　

４３。０　

躬　

７。　

９８。０　

：　水温（。ｃ）　１２　１３　１４　１５　１６　１７　Ｉ８　１９　２０　２ｌ　２２　２３　２４　２５　２６　２＂１　２８　２９　

ｌ　．　。　‘；　２：　２５：　：　

图３　２０１５年７月３０日和９月２８日水温数据　

ｌ１　１２　１３　ｌ　１　５　１　１７　ｌ８水１温４　６　９（２。ａ０　２ｌ２２　２３　２４　２５　２６　２７　２８　ｌｌ　１２　１３　ｌ　１　５　１　１７　ｌ８　１　

．：　

２。　３。　ｌ　。　

５。　

８。　

２　ｌ３　１４　ｌ５　１７　Ｉ８　温‘９　２　０　２１　２２　２３　２４　２５　２６　２７　２８　ｌ　ｌ６　ｌ

　第６期　胡佳纯等：观音岩水库水温结构规律分析　２０３　

３０　言　。　

５０　

６Ｏ　２　１３　ｌ４　１５　ｌ６　１７　１８水１温９（。２ｃ０）２１　２２　２３　２４　２５　２６　２７　２８　ｌ　Ｉ　

图４　２０１５年１１月２８日和２０１６年１月１４日水温数据　

在２０ｌ５年３月３０日和５月３０日，这两天气温均较高，　

库表吸收大量热量导致水温迅速升高而与气温接近。而深层　

水体由于水的透光性差传热难，只能靠与上层水的热传导和　

水库放水来增加温度故升温较慢。表层水体水温高密度小，　

不容易下沉与深层低温水掺混，像油一样浮在库表面，升温　

季节表层水不断吸收热能提高温度，从而形成稳定的热分层　

状况。从图２可以看出，３月底，从水库表层至１５ｍ水深，　

有较为明显的温跃层，水温随水深增加降低较快，相差约１０　

℃；随水深增加，水温降低越来越缓慢，约６０ｍ水深处水温　

趋于恒定。５月底，为满足秋季汛期库容水库开闸泄洪，从　

水库表层至２０ｍ水深，出现温跃层水温相差高达８￣Ｃ，随水　

深增加，在取水口附近受取水影响水流湍动加强，如２０￣４０ｍ　

水深水温混合较为均匀。随水深增加水温再次降低，如　

４０￣７０ｍ水深再次出现温跃层变幅约为５￣Ｃ。直到７０ｍ水　

深左右，水温逐渐趋于稳定为底部静水层。　

在２０１５年７月３０日和９月２８日，水库进入丰水期上　

游来水量增多底孔泄洪量增大。此时气温与短波热辐射值下　

降，表层水温下降密度升高，与下部水体发生掺混，对流作　

用占主导地位。从图３可以看出，７月底，从水库表层至ｌＯｍ　

水深有温跃层水温相差约１０￣Ｃ，随水深增加，如１０￣５０ｍ　

水深水温混合较均匀，５０￣７０ｍ水深受取水口附近水流湍动　

影响变幅约２℃，随后水温逐渐趋于稳定为底部静水层。９　

月底，表面水温较７月底低约３￣Ｃ，从水库表层至ｌＯｍ水深　

有温跃层变幅只有４℃，１Ｏ￣５０ｍ水深水温混合仍较均匀，　

５０￣７０ｍ水深水温变幅约２℃，随后水温逐渐趋于稳定为底　

部静水层。　

在２０１５年ｌ１月２８日和２０１６年１月１４日，气温和表　

层水温均不高，２０１６年１月１４日水库表层水温较２０１５年　

１１月２８日低４￣Ｃ，水体基本处于等温状态不易分层。从图４　

可以看出，冬春季水库从表层以下水温降低缓慢，变幅只有３　

℃左右，直到４０ｍ水深左右，水温趋于恒定分层现象不明显。　

２．逐月水温变化特征　

季节变化对表层水体水温影响明显，水库水体在年内各　

季节受太阳辐射和气温等气象条件不同呈现出周期性变化，　

从而水温也随季节变化。选取２０１５年３月至２０１６年１月早８　

时表层水温、垂向平均水温和底层水温监测数据为研究对象　

分析水温逐月变化趋势。表层水温为水下０．５ｍ深处水温值，　底层水温为恒温层水温值，垂向平均水温为０．５ｍ深处水温值　

和恒温层水温值的平均值。图５为监测断面表底层水温及垂向　

平均水温年变化过程，其年变化特点为夏季变化最大，春秋　

季有变化，冬季无较大变化，表层水温年变幅１２．０３Ｘ２，底　

层水温年变幅４．７８￣Ｃ，垂向平均水温年变幅５．９　１℃。　

２０１５—０３－３０　２０１５－０５—３０　２０１５－０７·３０　２０１５－０９—２８　２０１５—１　１．２８　２０１６—０１—１４　月份（年一月日）　

图５监测断面表底层水温及垂向平均水温年变化　

表层水温随太阳辐射和气温增强而上升，５月至７月为高　

温期，太阳辐射最强入流水温和气温达到最高，上层水温分别　

达到２７．４３￣Ｃ、２７．７５￣Ｃ、２７．４７Ｘ２；８月至次年１月为降温期，　

气温和入流水温下降水体向大气散失热量而开始降温，表层水　

温降低到１５．７２℃为全年最低值；２月为升温期，日照增强气　

温升高上下层水体对流增强，入流水温、太阳辐射和表面热通　

量逐渐增加，水库存储热量增多水温又逐渐回升。底层水温变　

幅不大但年变化最高水温和最低水温出现的月份与表层水温　

出现的月份不一致，往后推移大概两个月，主要是水库２０　１　４　

年才下闸蓄水，底层水温还未完全达到稳定值，随着蓄水时间　

推移底层水温变化能大致符合表层水温变化趋势。　三、讨论　

水库水温影响分析包括两方面研究内容【８Ｊ：一是水坝建　

设对库水温及下泄水温的影响，主要是对水库建设和运用过　

程中的突变因素和缓变因素等引起的水温变化进行研究分　

析，突变因素包括有河流筑坝成库、水库调度运行方式改变、　

水工建筑物变化、水流机制变化，缓变因素包括有随人口增　

加用水逐渐增大、全球气候变暖等；二是水库水温结构及下　

泄水温变化引起的环境影响，主要分析水库水温变化引起的　

库区、坝下河流的水生态和水质以及用水等影响作用。本文　

主要分析水坝建成对库水温的影响。　

水库水温与水库所在地特性（气温、天然来水的温度、　

流量和含沙量、辐射热、地温等）以及水库特性（调节性能、　

泄水方式和泥沙淤积等）有关＿９ｌ，因此各水库有着不同的水　

温分布形式。宋策等　０＿在龙羊峡水库水温结构演变及其对下　

游河道水温影响研究中，从水库热量收支、水库水温结构变　

化及影响水库水温结构的因素三方面来分析水库运行变化对　

水温结构演变有着密切联系。张士杰等Ｉ１　在二滩水库水温结　

构及其影响因素研究中发现：水库水温分布结构及动态变化　

是由水库所在位置自然条件、水库内部混合过程、水库入流　

和出流等共同作用下形成的。二滩水库水温的影响因素主要