在计算大坝运行期的温度场时,需要确定沿坝面的水温分布作为边界条件;另一方面,在水文与环境科学中湖泊、水库的水温分布也是影响许多水质指标的关键因素。因此,研究水库水温的分布规律,不论对于水工建筑物的设计和施工还是水文水质研究及水库的调度和管理使用,都有重要的意义。 本文对水库水温的一维模型,用基于加权余量法的伽辽金有限单元法对水温模型的控制方程进行离散,得到了求解水库水温一维模型的系统方程。根据理论证明和工程实践,库底可取为绝热边界条件,有限单元法可以很方便地处理绝热边界条件;而水面边界须满足考虑辐射、传导和蒸发等热传递过程的热能平衡方程,考虑到水面掺混作用,该方程可化为一个关于水面温度的一元四次方程,则水面为固定边界条件。在此基础上,并考虑了热对流和风吹掺混对水温分布的影响,利用FORTRAN语言编制了预测水库水温的微机程序。 以龙滩工程为例分别用有限单元法和有限差分法对水库水温进行了计算。计算结果表明:用有限单元法和差分法计算水库水温都有较高的可靠性,能基本反映水库水温的变化规律,但是有限单元法能更方便的处理绝热边界条件。 本文还对水库水温的流速分布问题作了探讨。针对出入库水流流速分布的不同假设编制了相应的子程序,并对龙滩工程进行了计算。计算结果表明,不同的出入库水流流速分布对水库水温的影响很小,为今后的进一步研究提供了参考。