水溫模型是指描述水體溫度場變化規律的數學表達式。

水溫模型主要研究水體溫度場的變化特征，預報水體水溫或取水水溫；應用于環境影響評價、水庫水溫研究、熱污染防治、水體水質分析以及大壩設計、施工、管理等方面 。

根據水體類型，水溫模型分為水庫水溫模型、河流水溫模型、海洋水溫模型等（一般把湖泊水溫模型歸于水庫水溫模型一類）：根據考慮空間變量的個數，可分為零維模型、一維模型、二維模型、三維模型。

水溫模型的建立是以熱力學、流體力學、氣象學等為基礎的，其核心是熱量平衡方程。熱在水中通過傳導、對流及輻射傳遞而轉移。傳導取決于水的分子運動，對流取決于水的流動，輻射依賴于水的吸熱特性。

是最復雜、最重要的邊界條件之一，包括太陽輻射、大氣長波輻射、水面長波輻射、蒸發、傳導、降水等；除太陽輻射能進入水體較深處以外，其余都在水面附近發生。水體與巖土之間的熱交換在水較深、非封閉的情況下，與水面的熱交換相比可忽略不計。水力特性、風、環流等是影響水溫變化規律的重要因素 。2100433B

通常采用實測法、指數法和水溫模型法。中國、日本常采用指數法，即用入庫年水量與庫容的比值和一次洪水量與庫容的比值進行判斷。分析和預測水庫水溫變化，一般采用經驗公式和水溫模型。水溫模型比經驗公式準確，能進行較短時段的預測。

近年來，隨著對生態環境保護的重視，水電站進水口分層取水方式正逐漸被采用。我國目前擬采用分層取水方式的工程均處于研究和在建階段。目前缺乏分層取水方式下泄水溫效果的研究，尤其試驗研究是一空白。.本項目針對水溫成層型水庫進水口分層取水下泄水溫進行試驗研究，探討水庫分層取水水溫模型的相似理論和試驗方法。水電站進水口取水將改變附近庫內水溫分布，目前的模型相似理論沒有考慮流場變化對分層結構的影響，不能直接應用于水庫水溫分層取水試驗，本研究將針對水庫水溫分層以及分層取水的特點，探討水溫模型試驗的相似條件，提出模型與原型的水溫相似關系。以往分層流動試驗，通常以鹽淡水為介質形成兩層密度分布，很難模擬實際的水庫水溫分布規律，本研究將直接模擬水溫，形成多層水溫分層，直接測量進水口的下泄水溫。

水庫水體在水文、氣象、地形、地理位置、出水口位置、調度運行方式等因素的影響下，形成不同的水溫結構。水庫水溫結構可分為分層型和混合型兩類。分層型水庫隨季節變化，上下層水溫發生不同的變化；而混合型水庫全年水庫上下層水溫沒有明顯區別，基本保持天然河流狀態。

分層型水溫結構年周期性變化：初春，溫帶水庫水溫常保持在4℃左右，整個水體是不穩定的，易受風的作用而使上下層完全混合。夏季，氣溫上升，太陽輻射增強，水庫表層水體受熱升溫，密度減小，停留在其下面的溫度較低、密度較大的水層之上；但初夏時，溫差較小，受風的作用能完全混合。當某一時刻，由于溫差較大，風的作用不足以混合整個水體時，就形成了穩定的三層式溫度分層：水庫上部水溫呈均勻分布，稱為庫面溫水層；在此以下的溫度突變區，稱為溫躍層，一般水深增加1m，水溫可下降1℃以上，溫躍層的深度很大程度上取決于作用在水面上的風力；溫躍層以下，水溫很低且較均勻，為停滯靜水，稱為庫下冷水層。由于水體密度分層，敵水庫的進、出水將產生異重流運動。秋季，氣溫下降，太陽輻射變弱，表層水溫下降，密度增加，庫面溫水層與其下層水由于重力和風的作用產生對流，厚度逐漸加大，溫躍層向下層擴展，最后因混合作用擴展至不同水深，形成等溫狀態，稱為秋季對流。入冬，水溫繼續下降，若表層水溫低于4℃，則在無風和有冰層的情況下，將出現底層水溫比表層水溫高的逆分層。春天來臨，冰層開始融化，逆分層將混合消失，稱為春季對流。隨后，水庫水體再一次出現溫度分層。庫面溫水層水溫在分層季節變化較大，與河流水溫差不多或略高。庫下冷水層溫度變化較小，變化程度取決于分層前的水溫，與冬春河流水溫差不多。一般分層型水溫結構多出現在蓄水水庫；徑流式水庫不發生典型的三層式溫度分層現象。