云南某大型水库及其灌区水温影响研究

云南某大型水库为季调节水库。采用宽度平均的立面二维水温数学模型对典型平水年的水库水温分布、下泄水温及其灌溉干渠沿程水温进行了预测和分析,结果表明:该水库水温结构呈过渡型水温结构和季节性水温分层现象,其中2—5月存在表层温跃层,分层现象较明显,垂向最大温差3. 3℃。水库运行对下游水温过程有一定程度的春夏季低温水影响。下泄水温在2—7月比建坝前坝址水温有所降低,最大温降达2. 3℃,年均下泄水温比建坝前降低0. 2℃。经分析,水稻生长各期的灌溉水温均在水稻正常水温承受范围内,水稻正常生长不受影响。     

九龙甸水库水质评价及富营养化趋势分析

根据1998—2007年的水质监测资料,对九龙甸水库进行水质现状评价和富营养化现状及其变化趋势分析。结果表明,九龙甸水库水质良好,目前属中营养化。富营养化趋势不明显,但有水质恶化的趋势,各部门应加大对九龙甸水库的保护以及周边环境治理的力度,保证城乡居民饮用水安全。     

九龙甸水库水质评价及富营养化趋势分析

根据1998—2007年的水质监测资料,对九龙甸水库进行水质现状评价和富营养化现状及其变化趋势分析。结果表明,九龙甸水库水质良好,目前属中营养化。富营养化趋势不明显,但有水质恶化的趋势,各部门应加大对九龙甸水库的保护以及周边环境治理的力度,保证城乡居民饮用水安全。     

清江水布垭水电站对水温影响回顾评价

水布垭水库属于典型的深水型水库,对水温的影响是水布垭水电站建设的主要环境影响,也是环境影响评价关注的重要内容之一。利用水布垭水电站竣工环境保护验收调查实测资料,对水温影响进行回顾评价,结果表明水布垭水库在春季、夏季和秋季存在水温分层现象,尤其以夏季水库水温分层最为明显,水库呈现出明显的双温跃层结构,夏季垂向温差在11.0~18.8℃,春秋季在7.6~11.1℃,5-9月水库下泄水温比天然河道水温低0.6~4.4℃,水库运行后水温实测结果与环境影响评价报告预测结论基本一致,采用一维垂向水温模型对深水型水库进行水温预测是可行的。     

九龙甸水库水质预测及分析

通过对1996年-2001年间水质监测数据的灰色系统处理,对九龙甸水库水质进了行中长期预测。结果显示九龙甸水库水质在相当长的时期内将保持稳定,能达到规划的地面水Ⅱ类水质功能区要求。     

滇中引水工程利用洱海调蓄的环境影响研究

滇中引水工程从金沙江多年平均引水规模34.03亿m~3。为解决工程输水总干渠无在线调蓄水体以及减缓枯期金沙江引水后带来的水环境与生态等环境不利影响,在工程可研阶段围绕滇中引水利用洱海调蓄的方案进行了研究论证。本文根据洱海调蓄方案,采用洱海二维水质数学模型,预测分析滇中引水工程利用洱海较不利用洱海调蓄方案下的洱海水质的变化,并对利用洱海调蓄的水生生态环境影响以及环境敏感区影响进行了分析。研究表明:利用洱海调蓄方案,洱海的TN、TP浓度有所提高,其中对TP浓度影响较大,TP浓度从Ⅱ类恶化为Ⅲ类;利用洱海调蓄后金沙江鱼类特别是裂腹鱼类和高原鳅类随着水流进入澜沧江水系的洱海和沿线充蓄水库,会带来跨流域水生生物入侵风险,还会导致钉螺远距离迁移和扩散带来血吸虫病蔓延的潜在风险;利用洱海方案工程涉及大理苍山洱海国家级自然保护区的实验区,对主要保护对象存在一定影响。从环境保护角度,不推荐利用洱海进行调蓄的方案。     

破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例

为指导高效节能的破坏水库水温分层技术及系统的选择,需建立统一的能量效率基准.根据质量守恒和热量守恒定律,求出分层水库水体完全混合后的水温,计算水库水体混合前后的重心;采用库容以及与水温相关的密度等数据,对水深方向各微小水层的势能进行积分得到水体总势能,混合后水体总势能的增加量即为破坏分层所需的最小理论能量,应用耗电量估算法得到破坏分层所产生的最小碳排量;破坏分层系统的能量效率为破坏分层的最小理论能量与实际输入能量之比.以西安金盆水库为例,采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,应用该方法估算了水库不同季节破坏分层所需最小能量和扬水曝气破坏分层系统的能量效率.采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,计算破坏分层所需最小能量.结果表明随水体垂向温度梯度的增加而增大,在6~10月期间相对较高,7月达到最大值2432.08kW?h;该水库扬水曝气破坏分层系统的能量效率约为4%;在水温分层开始阶段运行破坏分层系统可有效降低破坏分层所需的能耗,减少碳排放量.     

天目湖沙河水库热分层变化及其对水质的影响

为揭示亚热带水库热分层的季节性变化特征、影响因素及水质效应,以最大水深11 m的江苏溧阳天目湖沙河水库为例,基于对水库坝前区(TM1)3~11月逐时的水温监测及对该水库2009~2016年相关水质和气象指标监测,分析了该水库热分层的形成和消失时间、驱动因素及其对水质的影响.结果表明,天目湖沙河水库呈典型的亚热带单循环混合模式:春季随着太阳辐射的增强,水温逐渐升高,当表层水温升至21℃左右时,热分层稳定形成,在整个5~9月期间水体热分层十分稳定;秋季随着太阳辐射的减弱,水温逐渐降低,当表层水温降至19℃左右时,热分层基本消失,在10~4月期间水体呈混合状态.热分层期间,表层和底层的水温差随太阳辐射的增强而增加;日均气温超过30℃的情况下,水体热分层更加稳定;夏季强降雨过程降低了水体表层的温度、减弱了上层5 m水体的温度分层,但对5 m以下深度的热分层状况基本无影响.水温分层对水库水质产生一定的影响:热分层期间,底层水体处于厌氧状态,底层水体氨氮浓度明显增加;热分层消失后,底层水体溶解氧、总磷及悬浮颗粒物含量均增加.研究表明,对于四季分明的亚热带中等深度的水库而言,水体热分层主要受太阳辐射的控制,稳定的热分层有利于蓝藻门相关种属藻类的生长,热分层形成及消散阶段改变了沉积物的营养盐释放及供给水体的强度,对水体水质形成冲击.在水库水质监控及生态保护管理中,应关注热分层过程的不利影响,并探索相关灾害的防控技术.     

基于DRYESM模型的红枫水库水体热分层特征及关键控制因素模拟研究

水温结构是湖库生态系统演化的重要基础,热分层稳定性对深水湖库水体物理、化学和生物演化具有重要影响,因此研究水体热分层特征及关键控制因素具有重要意义。本文运用DYRESM水动力模型模拟了红枫水库2014年全年的水温变化特征,并对影响水体热分层结构的关键控制因素进行了探究。结果表明:1) DYRESM水动力学模型可有效模拟红枫水库的水体热分层特征及时间演化规律,可准确预测水体热分层形成和消亡的时间及去分层强度。2)气温变化对水库水体热分层具有明显影响,增温可加速水体热分层的形成,造成温跃层下潜和去分层延迟;短波辐射的增强(40%)不会对红枫湖水温结构造成明显影响,但可导致去分层发生时间后延;风速是水体热分层稳定性的敏感因素,当风速增加40%后,热分层演化发生较大变化,表现在6～9月份中层及底层水温大幅升高(从9℃上升到14℃),去分层时间提前30天,相应造成分层期缩短。     

贵州高原百花湖水库湖沼学变量特征及环境效应

为了揭示贵州高原百花湖水库湖沼学变量特征及其与突发性水质恶化的关系,对百花湖水库的水文、营养盐及相关理化因子进行了调查.结果表明：百花湖水库表层水温在10.2～27.0℃之间,4—9月形成分层,水体分层结构为单循环混合模式;总氮（TN）、总磷（TP）、叶绿素a（Chl.a）和透明度（SD）分别为1.60mg·L-1、0...     

千岛湖湖泊区水体季节性分层特征研究

千岛湖是典型的亚热带人工深水水库.为了解水库的物理特征,于2011年对水库温度、溶解氧(DO)、pH值、浊度、有效光合作用辐照强度(PAR)和叶绿素a的季节动态和垂直分层结构进行分析,探讨水库水体季节性分层特征.结果表明,千岛湖水库表层水温在10.4～32.7℃,在4～12月间出现水体分层现象,在夏季形成明显分层,是典型的亚热带单混合水体.水温分层结构对DO、pH值、浊度、PAR和叶绿素a的垂直剖面变化有一定的影响作用.水体溶解氧出现显著的分层现象,且温跃层内DO浓度较低,冬季底层溶解氧出现暂时周期性缺氧;浊度在温跃层内达到最大值,其表层大小主要受降水的影响;叶绿素a含量表层含量较高,且温跃层以下水深维持较低水平,这说明水体分层对水库水质的变化起重要作用.此外,水体光合作用最强处在5～10 m左右,此深度适合藻类生长,这为分析千岛湖水体蓝藻暴发取样和分析提供了依据.     

引水隧洞斜井洞口段雾气分布规律及影响因素分析

为解决引水隧洞在冬季洞口段的成雾问题,保证施工运输及行车安全,依托引汉济渭秦岭引水隧洞工程,通过对起雾隧洞内的空气温度和空气相对湿度进行现场测试,分析了引水隧洞斜井洞口段雾气形成的影响因素,并结合FLUENT三维数值计算模型对不同温湿度条件下引水隧洞斜井洞内雾气的分布规律进行研究。结果表明:该引水隧洞斜井洞内以大量施工形成的灰尘作为凝结核依托,空气在斜井洞内的运移过程中增湿降温,相对湿度增加至100%后形成雾气,影响雾气形成的主要因素为空气的温度和湿度;斜井洞内初始风流温度越大起雾段长度越小,当洞内初始风流温度为25℃时斜井洞内基本不产生雾气,当风流温度为18.1℃时斜井洞内雾气的分布范围为0～850 m;斜井洞内初始风流相对湿度越大起雾段长度越大,当洞内初始风流相对湿度为89.4%时斜井洞内雾气分布范围较短为0～85 m,当洞内初始风流相对湿度较高为97.3%时斜井洞内雾气分布范围为0～750 m。通过对引水隧洞斜井洞内空气的升温除湿能缓解洞口段雾气现象的形成。     

季节性缺氧水库铁、锰垂直分布规律及优化分层取水研究

经多年对阿哈水库Ｆｅ，Ｍｎ污染的研究表明，Ｆｅ，Ｍｎ分布随着季节为化、水库水温分层而变化，呈现明显的垂直分布规律，高浓度Ｆｅ、Ｍｎ主要出现在水温分层期水库中、下层、与库底缺氧、ＰＨ下降，沉积物中的Ｆｅ、Ｍｎ向上覆水释放造成的二次污染等密切相关，为自来水厂优化分层取水提供了依据。     

水库水质预测的解析计算

通过对水库恒定时间连续污染源输移扩散特征的分析 ,在其简化条件下求得一维水质模型方程的解析解。结合河道型水库断面几何参数的沿程变化规律 ,给出了 2座水库沿程BOD5浓度分布 ,并分别将解析计算结果与相应水库的一维水质数值模型预测值进行比较 ,沿程BOD5浓度分布吻合良好。 更多还原      

水库分层取水方式减缓下泄低温水效果研究

大型水电工程的建设,特别是高坝大库的形成,对水库库区及河道下游的环境保护带来较大影响,为了减缓锦屏一级大型水库低温下泄水对下游河道省级保护鱼类的不利影响,提高3-5月份鱼类产卵期的水库下泄水温,对不同取水方式减缓低温下泄水的效果进行比较。该文运用三维水温模型模拟了锦屏一级水库采用叠梁门分层取水方案对下泄低温水的改善效果。模拟结果表明,锦屏一级水库水温有较明显的水温分层现象,其下泄水温相比建坝前坝址处天然水温有明显变化,主要表现为3-6月升温延迟,11月-次年2月降温滞后,对低温下泄水的改善效果,一层叠梁门取水方案取水效果相对较差,在鱼类产卵的3-5月,二层叠梁门和三层叠梁门方案下泄水温和河道天然水温比较接近,说明多层叠梁门取水方式对减缓锦屏一级水库低温下泄水的效果明显。综合生态保护、工程经济指标和施工难度,锦屏一级水库选择二层叠梁门取水方案较优。     

曝气诱导内波破坏水库水温分层的过程与效果

针对传统的水库破坏分层技术的低效率、高能耗等普遍问题,研制了能模拟基于自然对流而形成水温分层的中试模型水库,研究了曝气诱导形成内波混合破坏水温分层的可行性,过程和效果.扬水曝气产生的周期性出流能作为扰动源,在分层水环境中诱导形成内波.内波频率及波幅与曝气量有关.在曝气量0.07~0.28m3/(m2·h),跃温层温度梯度0.29~0.48℃/m的中试条件下,内波破坏分层过程主要以减小表层和底层水温差别、驱使跃温层下潜、等温层变薄为特征,破坏分层的速度与曝气量正相关、与温度梯度负相关.内波通过垂向振荡和横向传播,促进不同温度的水层之间的热交换.相对传统的循环水流混合,在温度梯度约0.32℃/m和0.46℃/m的条件下,当曝气量从0.07m3/(m2·h)逐渐增加到0.28m3/(m2·h)时,内波混合可分别将破坏分层效率提高25.0%~40.0%和41.2%~60.0%.     

曝气诱导内波破坏水库水温分层的机理

采用自行设计的分层水库物理模型,在温度梯度分别为0.18~0.60℃/cm条件下,分析了曝气诱导内波破坏模型水库有限水体水温分层的过程,探究了跃温层下潜速度与内波特征参数的关系,揭示了内波破坏水温分层的机理.实验结果表明:分层水体完全混合之前,曝气诱导的内波一直存在于跃温层内部;内波波幅在跃温层中部较大、边缘较小.破坏分层期间,跃温层从初始位置逐渐下潜至底部时,下潜速度从0.24m/s逐渐减小到0.08m/s,但内波持续时间、周期、波幅分别约逐渐变大100%、200%和33%;同等条件下,跃温层下潜速度随着温度梯度的增加而减小;内波在模型水库有限分层水体横向传播过程中,并未发生破碎现象,内波主要依靠流体质点垂向的上下移动促使水体混合,与海洋等开放水体中内波破碎导致水体混合的传统机理不同.     

我国北方温带水库——周村水库季节性热分层现象及其水质响应特性

为揭示我国北方温带水库——周村水库水体季节性分层现象及其水质响应特性,于2014年7月~2015年6月对周村水库进行了37次采样,并对水体理化指标和浮游植物进行了原位监测.结果表明,周村水库在4~11月间处于水体分层,全年呈典型的温带单循环混合模式.水温分层对水库水环境的变化起着重要的作用,热分层引起的底层水体季节性缺氧,导致了沉积物中营养盐以及还原性物质的大量释放,其中热分层期底层水体总氮、总磷、锰和硫化物的平均值分别为1.18、0.11、0.47和0.48 mg·L~(-1);浮游植物垂向分布受水温分层的显著影响,热分层期上层水体浮游植物丰度较高,其均值为16.35×106cells·L~(-1),下层水体浮游植物丰度维持在较低水平.     

九龙江流域地表水锰的污染来源和迁移转化机制

锰是人体必需微量元素,但近年来河流湖库等地表水锰超标现象时有发生,威胁供水安全.本文于2016—2017年在福建省九龙江流域开展水系沿程梯度调查及机理实验,结合历史监测资料综合研究,探明九龙江锰含量的时空分布与迁移转化规律,揭示九龙江锰的污染来源、超标成因与调控机制.结果表明,溶解锰高值及超标站位集中在北溪上游矿区支流和干流部分水库,且主要发生在枯水期;上游矿区支流颗粒锰含量最高,随后从上游到下游沿程递减,且与总悬浮颗粒物(TSM)和pH显著正相关(p0.05).基于锰形态与pH值之间的密切关系和沿程变化,及培养实验中沉积物锰释放主要受控于pH的变化而非溶解氧的变化,推测九龙江地表水锰污染主要来自红壤颗粒的流失(特别是矿区和坡地),流域风化形成高pH(pH7.8)环境促进亚热带红壤颗粒富集锰,大量富锰颗粒进入pH逐渐下降的河流下游和电站库区后向溶解锰转化,从而导致锰超标.河流下游及库区pH值下降的主要原因包括酸沉降、酸性废水排放、富营养化条件下有机物分解等.研究结果为我国地表水锰污染防控、饮用水安全保障与流域水环境综合管理提供科学依据.     

大冶水库夏秋季热分层对沉积物氮磷释放的影响

水库夏秋季节的热分层现象影响水体垂向交换和水-沉积物界面环境。为研究济南市大冶水库夏秋季节热分层现象对沉积物氮磷释放的影响,作者于2022年6-10月对水库进行现场监测及采集水样、沉积物,分析水体水温和溶解氧分层特征及氮磷营养盐分布情况,并结合室内模拟实验,研究热分层导致的缺氧环境对沉积物中氮磷释放速率及迁移转化的影响。结果表明：大冶水库在6-9月热分层现象明显,10月份分层现象消失,水库表层与底层的水温差最高可达15.6℃;水体溶解氧浓度随热分层结构的形成出现垂向分层,6-8月水库底层水体出现缺氧甚至厌氧现象,7月份溶解氧浓度低至0.84 mg/L;底层水体氮磷含量显著高于表层和中层,总氮和总磷含量约为表层水体的1.5倍和4倍;溶解氧是沉积物氮磷释放的重要驱动因子,室内模拟实验表明厌氧状态下总氮和总磷的释放速率约为自然状态的1.5倍,其中沉积物氮的释放以氨氮形式为主,铁铝结合态磷是潜在磷源。大冶水库内源污染引起的水质风险不容忽视。