[发明专利]一种水库双温跃层变化规律连续自动观测装置及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程监测技术领域，具体涉及一种水库双温跃层变化规律连续自动观测装置及其安装方法。

背景技术

深水水库水温分层是较为常见并广受关注的一类水电环境问题。水库水温分层是指库区水位抬高、流速减缓后，水体热力学条件发生改变，水库水温形成的规律性垂向分层结构。常见的分层型水库沿垂向分为温变层、温跃层和滞温层：温变层近水表面，水温主要受气温和光照的影响，水温垂向梯度较小；深水处的滞温层水温常年保持稳定，垂向梯度变化较缓；温变层和滞温层之间为温跃层，厚度较薄，温度和密度沿垂向出现急剧变化。水库水温分层及下泄水温变化会在库区及下游河流造成一系列生态环境问题，所以如今的大型水利水电工程在蓄水后会根据需要对水库不同温层进行监测，以有效掌握水库水温分布实际情况，为优化水温变化不利影响减缓方案提供基础支撑，但现有水库水温分层监测方式比较原始，如公布号为CN103572733B的专利文件便公开了一种深水水库水温分层智能自调节改善装置和方法，该方案利用水体密度随水温变化的自然规律以及水库分层后温跃层在垂直方向上具有显著密度梯度变化的特性，通过装置动态自动识别定位温跃层的深度位置，自动调节控制装置所受浮力，使装置能够在温跃层附近上下往复运动，以加速上下层水体的混合，进而达到打破温跃层、改善底层水环境的目的。但该方案所采用的是悬浮式的结构，即采用非固定式，耐久性不强，而且易受水库库区水体流动、漂移等影响，其观测准确度不高，致使水库整体水温变化规律观测质量普遍存在系统性、代表性、可靠性不强等问题；且该方案只能监测宽范围的单一温跃层，若温跃层有2层且较窄时观测误差较大，即这种单层式监测装置并不适用于所用的水库，尤其是高坝 大库。

发明内容

本发明旨在提供一种水库双温跃层变化规律连续自动观测装置及其安装方法，以解决现有水库温跃层观测技术所存在的结构不稳定、耐久性差、易受水体流动/漂移影响、准确度差、可靠性差以及适用范围小等问题。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种水库双温跃层变化规律连续自动观测装置，包括安装在大坝坝体内壁且竖直布置的钢管，钢管内设置有一根钢缆，钢缆上安装有若干组观测单元，每个观测单元包括两个水温探头，所述钢管上开有若干与水温探头相匹配的观测孔，钢管通过若干等距间隔布置的支架固接在大坝坝体内壁；所述钢管顶端安装有从动滑轮，钢缆绕过该从动滑轮后缠绕在一个安装在大坝坝体顶端的驱动滑轮上。

所述水温探头为TDC-20水温传感器，分辨率0.01℃，精度为0.1℃，范围为-40～100℃，工作深度为0～200m。

所述钢缆直径为0.4cm，且钢缆上设有最小间隔0.5m的刻度。

所述钢管管径为20cm，所述观测孔的孔径为3cm。

所述驱动滑轮和从动滑轮的直径分别为25cm和10cm。

一种水库双温跃层变化规律连续自动观测装置的安装方法，该方法包括以下步骤：

(a)自上而下将水体分为上温跃层、中间层、下温跃层和滞温层；

(b)在大坝坝体内壁安装若干水平布置的支架，然后将开有若干观测孔的钢管竖直安装在支架前端部；

(c)选取用于安装水温探头的钢缆，然后在钢缆上安装若干组由两个水温探头组成的观测单元，水温探头的安装密集度和间隔距离与所属水温分层水体相匹配；

(d)将装有水温探头的钢缆自上而下穿入钢管内，保证钢缆底端伸出钢管且与水底相距5m；

(e)在钢管顶端铰接一个从动滑轮，钢缆绕过该从动滑轮后缠 绕在一个驱动滑轮上，驱动滑轮由电机驱动。

与上温跃层相对的钢缆分段上设置9组共计18个水温探头，水温探头竖直间距为3m。

与中间层相对的钢缆分段上设置10组共计20个水温探头，水温探头竖直间距为5m。

与下温跃层相对的钢缆分段上设置7组共计14个水温探头，水温探头竖直间距为3m。

与滞温层相对的钢缆分段上设置7组共计14个水温探头，水温探头竖直间距为10m。

本发明的有益效果是：