阿海水库水温数值预测研究

阿海水电站是金沙江中游梯级电站之一,电站水库水深较大,枯水年易形成水温分层,造成库区和下游河道的水温环境大幅变化,对水环境产生不利影响。建立三维水温模型,利用实验室异重流资料验证了模型在分层流动计算中的可靠性,在此基础上利用该模型对阿海水库枯水年水温分布进行数值预测。研究表明：（1）冬季和春季由于上游来水温度较低,库首形成弱分层,4月份垂向温差最大为459℃;（2）库区下泄水温随时间的变化过程与天然情况相比出现了滞后性,2~3月份下泄水温有所降低,9月~翌年1月份下泄水温有所增高;（3）水库蓄水后,冬季水温极小值有所增高,在11、12月份温差分别为2.30和2.09℃。     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。     

梯级水库叠梁门分层取水水温改善效果的衰减

分层取水是国内目前改善水库下泄低温水不利影响的重要工程措施。为明确叠梁门分层取水措施在梯级水库开发河段的衰减效果,以金沙江下游4个梯级水库为研究对象,采用宽度平均的立面二维水温数学模型,定量研究梯级水库联合调度条件下上游水库采取分层取水措施后对下游水库水温的影响。结果表明：乌东德水库采用叠梁门取水对改善低温水效果有限,白鹤滩水库采用叠梁门取水后下泄低温水现象得到明显缓解;对于白鹤滩下游溪洛渡和向家坝的下泄低温水,受白鹤滩分层取水影响的改善效果略有减弱,其中向家坝4、5月下泄水温可升高0.8℃和1.0℃。乌东德采用叠梁门取水对改善溪洛渡和向家坝下泄水温几乎没有影响;在梯级水电开发中,分层取水措施应尽可能实施在强调节能力水库上。     

虎跳峡水库蓄水对水温的影响分析

虎跳峡坝址为金沙江流域上下游鱼类的分界处,水生生境敏感而脆弱。科学预测水库蓄水对水温的影响,对于研究水库兴建对水生生物的影响,保护金沙江流域鱼类资源,探讨水库泄水对下游农田灌溉作物的影响具有重要意义。综合应用多种水库水温预测模型和方法,对虎跳峡水库蓄水后对库区和下游河道水温的影响进行了预测,并分析了水库泄水对下游灌溉作物的影响。结果表明,虎跳峡水库蓄水后库区水温比蓄水前明显升高,正常蓄水位1 950 m和2 010 m两个方案库区年均水温分别增加5.9℃和5.6℃,且6月～次年1月水温增幅较大;4～9月水库泄水水温比天然河段水温分别低3.5～6.2℃和3.3～7.1℃,两个方案都将对坝下采用干渠取水灌溉的农田作物带来一定的影响。     

江家口水库修建对下游河道水温情势影响分析

研究水库修建对于下泄河道水温的影响,掌控水库、下泄水温以及河道水温的变化规律,对于工程的生态环境修复以及河道生物多样性具有重要意义.采用宽度平均的立面二维水温模型对江家口水库库区水温分布及下泄水温规律进行模拟,采用纵向一维水温模型对不同水平年坝下河道的水温进行数值模拟,重点研究坝下23.6 km处鱼类国家级水产种质资源保护区内水温情势的变化.结果 表明,库区水温出现明显的分层状况,导致下泄水温在河道中表现为显著的“滞冷”“滞热”现象,春夏降幅最高可达3.6℃,秋冬升幅最高可达4.1℃.通过纵向一维水温模型考虑有无支流汇入的影响下,计算了沿程水温的变化,发现由于流水河段支流汇入和太阳辐射等影响下,沿程河道水温得到有效缓解,保护区处的水温已然接近天然水温,并未显著改变保护区原有鱼类所需的水温环境,不会对保护区鱼类的正常生长繁殖产生不利影响.     

水库渗漏水流溶解氧与水温沿程恢复的试验研究

水库底层低温低氧水从坝体下泄或渗漏,可能对下游生态产生不利影响。通过对湖北温峡水库下游温峡河225 km河段的野外试验,测量溶解氧、水温等指标的日变化和沿程变化,开展复氧试验研究阶梯深潭结构和沙洲对溶解氧的影响,并取样分析大型底栖无脊椎动物的沿程分布。结果表明,流速对水温与溶解氧日变化规律无明显影响。试验河段水温和溶解氧恢复很快,经过17 km的河段,水温从123℃升高至300℃,且溶解氧饱和度基本达到饱和。河宽对水温恢复起重要作用,对溶解氧影响较小,对复氧速度基本无影响。流量通过改变淹没程度影响阶梯深潭的复氧能力。溶解氧在沙洲下游存在横向分布,滞水区溶解氧高于左右汊道。溶解氧是水库下游水生态的控制因素,物种多样性随溶解氧的升高而增加     

水温分层对香溪河库湾浮游植物功能群季节演替的影响

三峡水库水环境问题近年来引起社会广泛关注,以浮游植物功能群为基础,通过对2010年1~12月香溪河库湾水温、浮游植物等进行跟踪监测,探究支流库湾浮游植物群落结构演替趋势及其影响因子。结果表明：香溪河库湾2010年共出现18个浮游植物功能群,其中B、X1、P、Y、X2、D、LO、J、MP、G是代表性功能群;水温分层的季节性发育和消失是浮游植物群落结构演替的主要影响因素;冬季以耐受水温及光照限制的CS/S策略藻种为主;春季弱分层时,CR/R策略藻种适宜生长;夏季汛期时,呈现CR/R/C/CS多种策略藻种混生格局,强分层时,适宜稳定生境的S型策略藻种占据优势;秋季分层被打破,群落结构演替为耐受频繁波动环境的R型群落格局占优势     

鄱阳湖水利枢纽工程对湖区氮磷营养盐影响的模拟研究

运用EFDC模型构建鄱阳湖水利枢纽工程与主湖区的二维模型,使用Delft3D软件划分研究区域网格,并以2010年实测TIN、TP数据为初始条件,模拟水利枢纽运行前后湖区氮磷营养盐的变化特征,验证结果显示TIN 和TP的计算值和实测值吻合较好,证明了模型计算结果的有效性和可靠性。结果表明：水利枢纽运行后,枯水期湖区TIN、TP浓度分别增长2042%和2055%,达到286和044 mg/L,饶河是湖区污染物的主要来源;平水期湖区TIN、TP浓度分别增长1339%和1290%,达到208和018 mg/L,赣江主支与修河的汇流是湖区污染物的主要来源,枢纽对氮磷的影响主要体现在对磷素的控制上;在以松门山为界的南、北湖区,TIN表现出北湖区>南湖区,TP为南湖区>北湖区的变化特征;湖区N/P比值为927,比实测值低291%,磷素污染较重     

梯级开发对河流径流过程和水温过程均化作用的研究

长江中上游干流及主要支流正在大规模地进行水电开发,随着这些梯级水库群的建设,自然河流中具有重要生态意义的流量过程和水热过程发生变化,导致流量和水温均化,引起了一些河流生态环境问题。根据现有资料统计,结合金沙江下游正在建设的溪洛渡和向家坝水电站,对比分析了梯级水电工程径流调节后与天然过程的差异程度,探讨了河流径流过程和水温过程均化现象对生境的影响。将均化系数λ引入,定量计算了水库调节对天然径流的均化作用;采用宽度平均的立面二维k-ε水温模型,初步分析了梯级水电工程对水温过程均化作用。最后提出减小梯级水库对长江生态环境影响的对策和建议.     

基于EFDC和WASP模型的突发水污染事故影响的预测预警

近年来,我国突发水污染事故频发。长江作为我国最重要的水源地,其水质安全受到沿江众多化工企业可能突发污染事故的威胁。因此,开展南京化工园突发水污染事故影响的预测预警研究意义重大。基于EFDC和WASP模型,建立了南京化工园突发水污染事故影响的预测模型,并以龙翔甲苯罐区泄漏为例进行了事故情景模拟。研究表明：所建的预测模型能够对南京化工园突发水污染事故后污染物的水环境行为进行快速的模拟和预测,并且能够在地理信息系统的图层上以动画的形式实时展示事故影响的范围和程度,可以为南京化工园突发水污染事故的预警应急提供决策依据;基于EFDC构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区的水动力情况;事故情景中排放的甲苯在研究江段能够较快地稀释扩散,挥发作用对甲苯的衰减过程影响显著,平水期比枯水期更有利于水体中甲苯的衰减     

取水口高程对过渡型水库水温分布结构的影响

采用宽度平均的立面二维水温模型,研究了3种不同取水口高程情况下水库水温分布结构和水库下泄水温的变化规律。得出在3月至8月水库下泄水温随着取水口高程的降低而降低,在9月至翌年2月水库下泄水温随着取水口高程的降低而升高的变化规律。研究结果表明水库分层取水可在一定程度上减小水库下泄水温与坝址天然水温的差值,从而减轻水库下泄低温水对下游水生生态环境的不利影响。     

乌东德水库水温预测及低温水减缓措施

乌东德水库为季调节水库,采用宽度平均的立面二维水温数学模型对水库水温结构进行预测,结果表明:乌东德水库水温结构呈季节性分层特征,电站运行对下游水温过程有一定程度的春季低温水和冬季高温水影响。如果采用单层取水方案,在2~8月的下泄水温低于坝址现状水温,最大降幅为2.0℃,下泄低温水将对坝下鱼类产卵繁殖产生不利影响。乌东德水电站拟采取分层取水的措施,对低温水较为敏感的鱼类产卵期3~6月采用叠梁门取水。相比于单层取水,叠梁门方案对低温水的改善效果较明显,下泄水温提高了0.8~1.1℃,能一定程度地减缓升温期水温延迟效应。     

溪洛渡水电站叠梁门取水方式减缓下泄低温水的优化调度

大型水库常采用叠梁门取水方式作为改善春季下泄低温水的有效手段,但现有的叠梁门调度方式基本为全年使用,可能加剧水库冬季下泄高温水现象,且影响到春季的水温改善效果。提出根据下游鱼类对水温的需求时段来确定叠梁门的启用时段,对金沙江下游的溪洛渡电站水库水温进行了研究,结果表明,分时段采用叠梁门取水可有限程度地提高春季的下泄水温并避免冬季下泄水高温现象的进一步加剧。同时,也研究了河流梯级开发对叠梁门应用的影响,发现水库调节性能、梯级开发、人工调度等带来的下游入库水温平坦化,以及溪洛渡水库的过渡型水温结构,使叠梁门对水温的影响显著减弱.     

基于遥感影像的丹江口水库水域面积动态变化与原因研究

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库水域面积的动态变化研究,对保障调水有重要意义。针对丹江口水库水域面积变化较快、短期波动明显,对南水北调中线工程稳定调水有较大影响的问题,采用2000年3月~2015年10月逐月遥感影像,基于归一化差异水体指数(NDWI)提取水体,研究了丹江口水库水域面积的动态变化。结果表明:丹江口水库近16 a来月际平均水域面积均超过400 km2,2~7月份为枯水期,8月份~翌年1月份为丰水期。按季节来看,夏季至秋季水库水域面积呈增大趋势,冬季至次年春季水库水域面积呈减小趋势,同时水库水域在秋季波动最为剧烈,冬季较为平缓。自2014年12月~2015年10月,受大坝加高蓄水影响,水库水域面积均维持在550 km2以上。水库的水位涨落形成的消落区主要集中在丹江水库北部、东部和汉江水库的西部。     

降雨和库水位升降对岩质岸坡的影响

三峡库区蓄水以来,库水位在145～175 m周期性波动,库水位升降是诱发岸坡变形失稳的重要因素之一。针对降雨和库水位升降以龚家方4#斜坡为例,运用自动化远程监测其变形和该区域降雨量,通过数据整理、分析,掌握降雨和库水位升降对滑坡变形的影响状况。结果表明: 在监测期间,个别时间段滑坡变形加剧是降雨和库水位升降共同作用的结果,个别时间段降雨、库水位升降分别为斜坡变形加剧的主导因素,斜坡变形与10日降雨量相关性最好。监测表明目前斜坡仍处于变形阶段,通过对该斜坡的变形监测, 可以定量的分析和描述斜坡的运动状态, 对三峡库区其他类似斜坡的研究具有重要的指导意义     

基于事故树的三峡库区水体污染公共安全事件诱因分析

三峡库区蓄水后对长江水体自净能力的极大削弱,沿江聚集的各类生产、生活活动对长江水质的多渠道污染极易引发库区各类水体污染公共安全事件。结合对库区水体污染公共安全事件多维度诱发因素的调研结果,运用事故树的分析方法对三峡库区水体污染公共安全事件的逐级诱发过程进行分析。研究表明：存在13条诱发库区水体污染公共安全事件的路径以及3条防治水体污染公共安全事件的路径;在不考虑诱因发生概率的情况下,排污因素是诱发库区水体污染公共安全事件最重要、最根本的因素,促成库区水体自净能力下降的回水区变长,水流紊动减弱和水位抬升三方面因素是次重要的诱发因素。只有对不同的诱因施行不同的监测和控制策略,才能对库区水体污染公共安全事件开展有效预警、预控.     

三峡水库香溪河库湾水温分布特性研究

建立三维水温数学模型,对2007年三峡水库香溪河库湾及部分库首江段的水温分布特性进行了数值研究。根据计算区域的特点,模型采用贴体网格系统,并充分考虑水体与外界的热交换、入流、出流等因素,利用实测资料率定相关参数后进行模拟,结果表明:（1）香溪河库湾属于季节性水温分层型水体,分层期会有温跃层的出现;但在水平方向上水温差异较小,全年水温在111~2914℃变化。（2）库区干流由于水体紊动作用强,模拟时段2007年全年没有发生水温分层现象。（3）库湾在水温分层期间,表层的水温普遍高于干流,底层局部水温则低于干流,香溪河口存在水平及立面环流与潜流现象,呈现极为复杂的三维流动特性。研究结果可为三峡库区生态环境安全管理提供科学依据。