Page 98 - 水利学报2025年第56卷第4期

均气温为 2.5 ℃。校准后，进口水温平均值为 4.710 ℃，出口为 4.713 ℃，出口相对进口升温 0.0033 ℃
（图 11）。

图 10 吴庄隧洞多点测量校准后数据
图 11 岗头隧洞多点测量校准后数据

4 讨论

4.1 相位差校准精度验证 利用相位差和流速两种方法对水温测量结果进行校准，为确保校准的精
度，对 3 个渠段进行了校准精度的对比验证，结果如下：（1）根据南水北调中线工程运行数据，测量期
间滹沱河倒虹吸的实测流量为 75.305 m /s，计算得到的流速为 0.675 m/s；采用长历时测量相位差分析
3
得到的流速为 0.699 m/s，两者间的误差为 3.5%。（2）瀑河倒虹吸测量期间的实测流量为 33.894 m /s，计
3
算得到的流速为 0.616 m/s；采用长历时测量相位差分析得到的流速为 0.615 m/s，两者间的误差为
0.2%。（3）漕河渡槽实测流量为 60.565 m /s，计算得到
3
的流速为 0.828 m/s；采用长历时测量相位差分析得到
的流速为 0.822 m/s，两者间的误差为 0.7%。长历时测
量相位差分析得到的流速与水位流量实测值计算出的
流速间的偏差在 0.2% ~ 3.5%，两者基本一致，验证了
本文所采取校准方法的合理性。
4.2 倒虹吸失温差异分析 根据实测，瀑河倒虹吸出
口 水 温 低 于 进 口 ， 而 滹 沱 河 倒 虹 吸 呈 现 出 相 反 的 规
图 12 瀑河倒虹吸进口和水平段现场情况
律，分析原因如下：瀑河倒虹吸闸室段和进出口斜管
段总长 225 m，水平管段长 880 m；斜管段混凝土直接与大气接触，无覆盖层（图 12）；水平管段埋深
较浅，其中浅埋段长 320 m，埋深 2.5 m，深埋段长 560 m，埋深 5.1 m；而滹沱河倒虹吸水平管段长
1928 m，埋深为 8.6 m。浅埋倒虹吸比深埋倒虹吸更易受外界气温的影响而失温。
4.3 倒虹吸、隧洞、渡槽和明渠失热对比 倒虹吸、隧洞、渡槽和明渠的失热速率汇总至表 2。从测
量结果来看：（1）测量期间，滹沱河倒虹吸至瀑河倒虹吸约 159 km 的渠段由南至北水温下降约 1.5 ℃，
总体来看下降速率约为 0.93 ℃/100 km。其中纬度更高的釜山隧洞至瀑河倒虹吸明渠段由于测量期间气
温较低（-4.6 ℃），失温速率为 2.84 ℃/100 km，失温速率是较低纬度的滹沱河倒虹吸至磁河倒虹吸明渠
段的 3.3 倍（测量期间平均气温为-0.4 ℃）。不同纬度明渠的失温速率具有显著差异。（2）从倒虹吸和相
邻明渠失温速率的对比来看，滹沱河倒虹吸失温速率为-0.0002 ℃/km，同步测量的相邻明渠段的失温
速率为 0.0085 ℃/km，两者比值为 1∶42.5；浅埋的瀑河倒虹吸失温速率为 0.0110 ℃/km，相邻明渠段
失温速率为 0.0284 ℃/km，两者的比值为 1∶2.6。相比于明渠，倒虹吸具有明显的保温作用，但升温
作用有限。（3）一直以来渡槽由于悬空设计，被认为失温速度要大于明渠，但是本次测量过程中漕河渡
槽的长历时测量结果和多点测量结果均显示出其失温小于附近的明渠，这与漕河渡槽的断面形状有
关。漕河渡槽为 3 孔设计，采用矩形断面，过水断面的宽深比约为 4.5，相比宽深比为 7 ~ 9 梯形明渠
断面，敞露水面小，占据失温主导地位的水面热交换低于明渠。（4）吴庄隧洞和岗头隧洞均出现了升
温，升温速率约为 0.0027 ℃/km，为测量期间相邻明渠段水温平均下降速率的 1/3 左右，大覆盖层下的
围岩温度对水体有较强的升温作用。

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