预测水库水温分布的方法按性质可划分为经验法和数学模型法两大类。为了解决生产实际问题，国内提出了许多经验性水库水温估算方法。这些方法是在综合分析国内外水库实测资料的基础上提出的，其中比较常用的有朱伯芳法、东勘院法和统计法。
1.经验公式法
（1）朱伯芳方法。以国内外15座水库实测水温资料为基础，总结归纳出水库水温的周期性变化规律，并通过余弦函数进行模拟。预测公式为：
Tm（y）＝c＋（b－c）e-αy
A（y）＝A0 e-βy
ε＝d－fe-γy
c＝（Tb－bg）/（1－g）
g＝e-αH
式中：T（y，t）——任意深度y，t月的水温；
Tm（y）——任意深度y的年平均水温；
A（y）——任意深度y的水温变幅；
ε——水温相位差；
Tb——库底年平均水温；
Tα——库表水温；
H——水库深度；
ω——为温度变化频率，ω＝2π/P；
P——温度变化周期（12个月）。
该方法库表和库底水温均可由气温确定，利用库区多年平均气温资料及水库水位就可计算出各月的垂向水温分布。
（2）东勘院法
其计算公式为：
其中：n＝15/m2＋m2/35
Tb＝T'b－K'N
式中：Ty——水深y处的月平均水温（℃）；
T0——库表面月平均水温（℃），可根据设计水库库区的气温并利用气候条件相似同类水库的气温—库表水温关系求得，也可以用已建水库库表水温与纬度的关系插补；
Tb——对于分层型水库，各月底水温与其年值差别甚小，用年值代替；但是考虑到混合或过渡型水库的底温是发生变化的，其取值见水电水利工程水文计算规范（DL/T5431—2009）；
m ——月份，1、2、3、…、12。
（3）统计法
其计算公式为：
式中：
Tm（y）——任意深度y的年平均水温；
Tα——气温；
A（y）——任意深度y的水温变幅；
ε——水温相位差。
该方法利用最小二乘法等数理统计分析方法对朱伯芳法里的各项参数提出了不同的计算，在各项参数中考虑了水库规模、水库运行方式等因素。该方法考虑影响因素较多，而且应用简便，但预测结果不稳定，无法预测典型分层型水库的逐月平均水温分布。故只可适用于一般水库的水温初步估算。(www.xing528.com)
2.数学模型法
本世纪六十年代初，美国为了解决湖泊富营养问题和水利水电工程带来的环境问题，广泛地开展了水库水温的研究工作。经过大量的观测研究，发现尽管水库的形状、长度、宽度、气候条件和水文条件有很大差异，但水库水温沿等高面的分布基本上是平直的，以此为基础六十年代末期美国水资源工程公司和麻省理工学院分别提出WRG和MIT模型。两模型均为一维扩散模型。八十年代我国引进了MIT模型，并对模型进行扩充和修改，提出了“湖温一号”湖泊、水库和深冷却池水温预报通用数学模型。为了减小模型概化引起的失真并兼顾计算的高效，本书采用较为先进的立面二维湍浮力流模型。
本书采用宽度平均的立面二维水温模型进行求解。在不考虑压力对流体密度影响的情况下，对于密度变化范围较小的浮力流，密度变化和温度变化存在以下线性关系：
式中：
ρα——参考密度，kg/m3；
ρ——密度，kg/m3；
T——温度，℃。
在密度变化不大的浮力流问题中，只在重力项中考虑密度变化对浮力的影响，而在控制方程的其他项中忽略浮力作用，即Boussinesq假定。
将湍浮力流的时均连续性方程、动量方程、和方程沿河宽积分，得到均匀河宽的k-ε紊流水动力学模型：
式中：
u、w——纵向和垂向的速度分量，m/s；
p——压力；
B——河宽；
k——紊动动能；
ε——紊动动能耗散率；
σk、σε、σt——紊动动能、紊动动能耗散率、温度的Prandtl数，分别为1.0、1.3、0.9；
Cμ、Cε1、Cε2——模型常数，分别为0.09、1.44、1.92。
水温模型为：
式中：
Cp——水的比热；
边界条件如下：
进口紊动能k、紊动耗散率ε分别用以下公式计算：k＝0.00375u2
ε ＝k1.5/（H0）
式中：
H0——进口处水深，m。
水汽热交换计入计算。
库底、坝壁采用绝热边界，无滑移。
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