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。     

乌江干流中上游水电梯级开发水温累积效应

以乌江流域洪家渡库尾至乌江渡坝下的水电工程干扰典型段为研究区域,利用建坝前后的水温实测资料,采用建坝前天然水温和建坝后下泄水温比较法,对乌江干流梯级水库水温时空分布特征进行分析。研究结果表明：对天然水温改变最大的电站为洪家渡和乌江渡,前者是受水库水温结构自身影响,后者是梯级联合运行的结果;梯级联合运行使库区水温分层有所减弱,随着时间的推移或上游梯级电站的建成,电站下泄水温年变化过程趋于均化,与天然水温的延迟也越加明显;不同的水库水温结构对水温累积效应的影响也各不相同,稳定分层型水库对水温累积具有正效应,混合型水库具有负效应,过渡型水库处于两者之间,体现了梯级电站的水温累积影响,为研究减缓下泄低温水的对策措施提供依据和参考。     

乌江干流中上游水电梯级开发水温累积效应

以乌江流域洪家渡库尾至乌江渡坝下的水电工程干扰典型段为研究区域，利用建坝前后的水温实测资料，采用建坝前天然水温和建坝后下泄水温比较法，对乌江干流梯级水库水温时空分布特征进行分析。研究结果表明：对天然水温改变最大的电站为洪家渡和乌江渡，前者是受水库水温结构自身影响，后者是梯级联合运行的结果；梯级联合运行使库区水温分层有所减弱，随着时间的推移或上游梯级电站的建成，电站下泄水温年变化过程趋于均化，与天然水温的延迟也越加明显；不同的水库水温结构对水温累积效应的影响也各不相同，稳定分层型水库对水温累积具有正效应，混合型水库具有负效应，过渡型水库处于两者之间，体现了梯级电站的水温累积影响，为研究减缓下泄低温水的对策措施提供依据和参考。     

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。     

三峡水库库首水温监测及初步分析

水温是评价水库水生态系统影响的重要水质参数之一,为研究三峡水库库首水温分布状况,于2011年在距三峡大坝约为35 km处,对三峡水库建成后各个运行期库首水温进行了详细监测。研究发现：在已确定的三峡工程常规调度运行方式下, 12~4月库首底部形成明显的低温区域,3月表层和底部水温之差为全年的最大值208℃,最大温度梯度为0156。5月底部低温区迅速减弱,表层和底部水温之差小于10℃。6~9月期间,低温区一直处于减弱的趋势,水体垂向掺混逐渐增强,库首水温垂向分布基本均匀一致。但进入10月后,由于上游来流水温较低,水体由于密度较大而潜入底部对低温区域起到了加强的作用,致使表底层温差达到146℃。根据2012年3~5月对三峡水库库首茅坪断面水温监测数据可知,在横向断面上,水温几乎没有差别。在分析三峡水库库首水温空间分布时,可以近似认为其横向水温分布基本一致。为研究三峡大坝的建成对河道水温的改变以及坝前是否存在水温分层现象提供依据和参考     

三峡水库库首水温监测及初步分析

水温是评价水库水生态系统影响的重要水质参数之一,为研究三峡水库库首水温分布状况,于2011年在距三峡大坝约为3.5km处,对三峡水库建成后各个运行期库首水温进行了详细监测。研究发现:在已确定的三峡工程常规调度运行方式下,12~4月库首底部形成明显的低温区域,3月表层和底部水温之差为全年的最大值2.08℃,最大温度梯度为0.156。5月底部低温区迅速减弱,表层和底部水温之差小于1.0℃。6~9月期间,低温区一直处于减弱的趋势,水体垂向掺混逐渐增强,库首水温垂向分布基本均匀一致。但进入10月后,由于上游来流水温较低,水体由于密度较大而潜入底部对低温区域起到了加强的作用,致使表底层温差达到1.46℃。根据2012年3~5月对三峡水库库首茅坪断面水温监测数据可知,在横向断面上,水温几乎没有差别。在分析三峡水库库首水温空间分布时,可以近似认为其横向水温分布基本一致。为研究三峡大坝的建成对河道水温的改变以及坝前是否存在水温分层现象提供依据和参考。     

三峡工程与长江中游湿地(文摘)

长江从宜昌至湖口为中游,全长900 km,其间有四湖地区、洞庭湖区和鄱阳湖区,为湿地集中地带。 
（1） 四湖地区〓位于荆江北岸,属江汉平原,是长江出三峡后第一个大平原湖区,包括长湖、三湖、白露湖和洪湖,总面积原有11000 km2,现有1793 km2,耕地面积约454万hm2,人口450万。荆江河水通过新滩口排水闸汇入长江,汛期关闸,靠电力抽排渍涝,枯季开闸自流排水。长江对地下水侧向补给是地下水主要来源。
四湖地区是湖北的“水袋子”,历史上长江、汉江洪水多次在此决堤泛滥。四湖下游江湖相通,每到汛期,长江、汉江洪水倒灌,形成洪泛区。湖区围垦耕地约7万hm2,地势低洼,多为湖积淤泥,排水不畅,存在潜育型、沼泽型渍害。
（2） 洞庭湖区〓位于荆江南岸,总面积原有18730 km2,1950年时有4350 km2,由于不断围湖垦殖,现仅有2691 km2,耕地面积533万hm2,高程在43~26 m。湖区水网密布,土地肥沃,历来为鱼米之乡。洞庭湖为过水性湖泊,接纳湘、资、沅、澧四水和长江松滋、太平、藕池三口来水,由城陵矶注入长江。近百年来,由于长江泥沙沉积湖内,加之围湖垦殖,湖泊容积显著减少,洪涝灾害日趋严重。
（3） 鄱阳湖区〓位于长江南岸,鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,总面积3900 km2,耕地面积约37万hm2,高程在16 m以上。接纳赣、抚、信、饶、修五河来水,经湖口注入长江。湖区16 m以下大多为湖草滩地,已垦耕地一般在湖水退落后种植,汛期湖水涨落频繁,汛后淤积,土质粘性较重,有机物含量高,地势低洼,排水不畅,耕地土壤脱潜过程缓慢。
人类历史活动,从原始游牧狩猎部落演进为农业定居聚落。江汉平原的湿地主体是“云梦泽”,洞庭湖平原的湿地主体是“江南之梦”,春秋战国时期均为楚国皇家猎区。两个湿地生物多样性丰富,生活着大象、犀牛、麋鹿、扬子鳄等。随着历史变迁,水陆交错型湿地逐渐转化为农业用地和聚落用地,最终成为人工湿地和水体湿地。13世纪后,人类开始围湖造田,与水争地。汉朝时代的大象、犀牛灭绝,宋代后成为老虎栖息地,湿地生态结构转为以湖泊湿地为主,成为水禽栖息地和越冬地,生活着天鹅、野鹤、鸳鸯、家雁等,17～18世纪时老虎绝迹,水禽亦成为濒危物种。由于围湖垦殖,人水争地,自然湿地中70%转化为耕地,多样性损失严重,洪涝灾害不断。1998年长江大洪灾后,中央提出 “封山育林、退耕还林、退田还湖、平垸行洪、以工代赈、移民建镇、加固干堤、疏浚河道” 32字方针,其关键是退耕还林、退田还湖,旨在恢复生态。 
　　根据历史记载,堤垸始于春秋,南宋时形成围垦高潮,围湖造田普遍。20世纪50年代以来,人口剧增,“以粮为纲” 驱动围垦新高潮,堤垸经济蓬勃发展,带来生态失衡,人水矛盾。必须协调耕地保护与湿地保护矛盾,推行科学耕种和农、牧、渔协调发展,确保湿地总量动态平衡。长江中游江汉平原及两湖地区,河网交错,湖泊密布,应多建国家级自然保护区,争列《国际重要湿地名录》,逐步扩大湿地保护范围,滋润地球之“肾”;发展生态旅游,保护生态环境,重建湿地生物、景观和文化多样性,促进湿地可持续发展。
三峡建库后,长江枯季1～5月份下泄流量有所增加,水位将略有抬高,但仍在建库前天然水位变幅范围内;10月份水库蓄水,下泄流量减少,但三峡水库将实施人工实时调度,确保中下游生产、生活及航运用水需求。四湖地区潜育型、沼泽型渍害农田主要在总干渠两侧的湖盆地带,远离长江,地下水位不受长江水位变化影响,排水状况也不会改变,三峡建库后不会加剧这些地区农田潜育化、沼泽化。10月后水库蓄水,长江水位降低,有利于四湖地区汛后排涝排渍,提前降低湖、田水位和农田地下水位。 三峡建库后,洞庭湖泥沙淤积将会减少,可延长湖泊寿命。长江枯季下泄流量有所增加,城陵矶水位略有升高,但湖区水位仍低于圩区地面3～4 m,不会影响湖区农田自排。每年10月水库蓄水,下泄流量减少,城陵矶附近江水位比建库前降低2 m,湖区水位可尽快退落,对洞庭湖汛后排涝排渍有利。三峡建坝后如遇长江干流发生特大洪水,经三峡水库调蓄后,可减少鄱阳湖及中下游平原湖区分洪的负担和损失。遇鄱阳湖水系发生大洪水时,还可减少下泄流量,降低湖口水位,有利鄱阳湖水排入长江。每年10月三峡水库蓄水,鄱阳湖可提前退水,有利于湖区农田排涝排渍。1～4月下泄流量比建库前略有增加,湖口水位抬升不超过0.6 m,湖区农田地面仍高出长江水位3 m以上,既不会影响枯季排水,也不会加重湖区土壤的地下渍害。
由于三峡建库后,水位随洪、枯季节调蓄变化,结合中下游平原湖区排灌抽提,湖水交换相对频繁,促使水生生物生长茂盛,为水体稀释自净,消纳降解污染提供有利条件。三峡工程建成后,防洪、发电、航运等综合效益和有利影响将得到充分发挥,并采取有效措施,使不利影响得到减免。随着时间的推移,水利、水电、航运、农业、水产、湿地及自然资源的逐步开发,环境保护和湿地保护必将统筹安排、综合利用、协调发展。三峡工程将有力地保护湿地、保护环境。     

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。     

基于EFDC的二滩水库水温模拟及水温分层影响研究

采用EFDC模型模拟二滩水库2006年3～7月的水温变化过程。通过分析与热交换和热传递相关的模型参数,发现太阳短波辐射中快速波所占的比例和太阳短波辐射在水体中的慢速衰减系数这两个参数值的增大均会引起表层水温升高、底层水温降低,而太阳短波辐射在水体中的快速衰减系数对水温的影响并不明显。将不同时期坝前水温和不同断面水温的模拟值和观测值进行比较,以率定模型参数。结果显示EFDC模型能较好地模拟出大型深水库不同时期水温分层结构及沿程发展变化过程。在此基础上,分析该水库的水温分层规律,并结合水库取水规则对比分析建库前后下游河道水温的差别,以期为水库取水设计和运行管理提供科学参考,以此来减缓水库水温分层带来的影响,保护下游河道生态环境和水生生物的多样性     

大渡河上游八步里沟泥石流防治中的资源综合利用研究

八步里沟位于大渡河上游,沟口堆积扇为金川县城,历史上泥石流灾害严重。20世纪80年代以来,对泥石流灾害进行了综合治理,工程防治效果明显,通过近30a的演化,防治工程与泥石流灾害共同作用形成了独特的泥沙资源并进行了初步开发。分析了八步里沟的资源特征、综合开发利用的制约因素、开发与保护的优化配置以及进一步开发的空间等问题,发现拦砂坝库区的建材开发有效延长了工程运行年限,沟内种植经济林抑制了泥石流灾害,拦砂坝抬高沟床侵蚀基准面为小水电开发和灌溉提供了水头,经济发展与灾害防治形成良性循环,达到可持续发展的目的。为提高资源利用率,最大化发挥防灾工程的经济效益和社会效益,可进一步利用现有治理工程建立泥石流防治的科普基地,沟口堆积扇泥石流排导工程两侧设立限制开发区、建立生态公园,达到优化资源开发的目的。     

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。     

泥石流堆积扇发育演化特征观测研究

李子凹沟和滑脚坡沟是著名高频泥石流沟蒋家沟中游流通段的两条支沟,流域条件极为相似,泥石流暴发频率高,堆积扇发育快。以这两条沟为对象,观察泥石流在堆积扇上的运动和停积过程,对不同特征的泥石流堆积体进行采样分析,并在每年雨季前后测量堆积扇地形及其纵横断面。对这两条支沟泥石流堆积扇2006~2008年的发育过程、平面形态、纵横剖面、堆积速度等进行分析,得出如下结论：（1）滑脚坡沟泥石流体颗粒较粗,容重大,泥石流整体堆积,呈垄岗状。李子凹沟泥石流粗大颗粒少,容重小,在扇体上漫流,堆积呈舌状。堆积扇的进一步发育主要靠垄岗状堆积 改道完成。（2）主沟堆积条件下,支沟泥石流堆积扇以淤高为主,且淤高幅度在扇体上下部分布均匀。（3）泥石流堆积扇发展到一定程度后,纵比降基本稳定,表现为剖面上发生持续且较为均衡的堆积。横剖面在主沟上游方向的坡度较小。〖     

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.