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CE-QUAL-W2模型的龙川江支库富营养化预测

支库水体由于流速缓慢、水温高且营养物质易于富集,较主库更易发生富营养化。通过立面二维水动力学和水质模型(CE-QUAL-W2)对金沙江乌东德水库蓄水(2020年)后龙川江支库的富营养状况进行了预测。结果表明:在水位较高的春季4月和汛末蓄水期8~9月,大于60%河段的表层水体中Chl-a浓度均超过64mg/m3,该时期富营养化风险较大;而在水位快速下降的泄水期5~7月及水温较低的冬季12~2月库区Chl-a值均未达到26mg/m3,富营养化风险相对较小。在此基础上,对影响支库藻类生长的主要因素进行了分析,在库区营养盐浓度均较充足的4月和8月,由于靠近河口段表层水域存在较为明显的水温分层及缓慢的流速,藻类在此区域大量聚集,且汇口处Chl-a浓度较上游库尾处来流分别提高了近70倍和100倍;干流对支流的倒灌影响有时会为支库提供有利于藻类生长的水动力和水温条件,并其也是龙川江支库营养盐的一个主要来源。通过对乌东德单独运行时的调度情景和削减入流营养盐的数值模拟表明,采用降低水库运行水位或"双重营养盐削减"的措施,均能够有效的达到制约支库库区富营养化的目的。     

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     

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     

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。     

水布垭水库水体碳时空变化特征及其影响因素分析

为了评估大型水库对河流碳循环的拦截作用,选择清江流域最上游水布垭水库为典型案例,采用德国元素公司vario TOC分析仪对定期采集水样进行分析,研究新建大型水库水体碳时空分布特征及其影响因素。结果表明,水布垭水库表层水体总碳、总无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳平均含量分别为26.665、24.089、2.141和0.438 mg/L,在水库年内蓄水阶段呈现显著的峰值,其空间分布格局在支流库湾和坝前典型断面表现出显著的差异,在水体碳中总无机碳占据主导地位,与湖泊水体碳时空分布特征极为相似。由于受到人类活动和自然环境的双重影响,水体无机碳则与水体电导率指标具有较强的相关性,溶解有机碳则与水体温度具有直接的关系,而数量最少的颗粒有机碳则与水体叶绿素含量具有弱相关关系。研究成果可以为理解水库碳循环过程机制提供数据支持,对于开展大坝建设的河流碳循环影响评估具有重要参考意义。     

基于Morris和Sobol的水文模型参数敏感性分析

敏感性分析有助于识别模型相对敏感的重要参数,降低参数维度,为模型参数优化与不确定性分析提供支撑。该文以三水源新安江模型为研究模型,汉江上游高滩流域为研究对象,选用Nash-Sutcliffe效率系数DC和水量平衡系数WB及其线性组合作为目标函数,联合运用Morris筛选法与Sobol方法分析了新安江模型所选13个参数的敏感性。结果表明：流域蒸散发折算系数KC、自由水蓄水容量SM、壤中流出流系数KI/地下水出流系数KG、壤中流消退系数CI、地下水消退系数CG和地表径流消退系数CS属于敏感参数,其中KC为高敏感参数;不同目标函数下模型参数的敏感性分析结果有所差异,水量平衡系数对于KC更加敏感,Nash-Sutcliffe效率系数对于SM、KI/KG、CI、CG、CS更加敏感;部分模型参数（如SM）的交互效应超过其自身敏感度,主要以两两参数组合的二阶敏感性为主,证明参数之间的相关性也是造成参数敏感性的重要原因。Morris筛选法减少敏感性分析的参数数量,Sobol方法准确刻画了模型参数的敏感性特征,两者结合提高了新安江模型参数敏感性分析的可靠性与准确性。     

回归分析综合模型在农用地定级估价中的应用

为了使农用地级别划分和基准地价评估真正统一，以黄金坪水电站水库淹没区为例，将淹没区农用地划分为119个定级估价单元，在Arcmap／info，SPSS软件技术平台上，用回归分析法建立水库淹没区农用地定级因素与纯收益之间关系的综合模型，划分农用地级别，然后用收益还原法计算各级别基准地价。结果为：估算纯收益与实际纯收益间绝对误差为0．05元／m^2，相对误差为13．85％，相关系数达0．86；一级地价23元／m^2，二级地价19元／m^2，三级地价15元／m。，四级地价12元／m^2。表明：回归分析综合模型在淹没区农用地定级估价中取得了较理想的效果，使定级估价数据资料直接共享，省去了专家确定权重的难关，适合水库淹没区农用地市场不发育的现状。     

泥石流对岩性的敏感性分析及其在危险性评价中的应用

泥石流对不同岩性的敏感程度存在很大的差异,而岩性在泥石流相关的科学研究中也难以量化使用。本研究选择三江并流区为研究区,采用工程地质岩组划分方法,将研究区的地质岩性分为14个工程地质岩组;进而引入岩性敏感度计算公式Fn = Nn / Sn,分析研究区泥石流灾害点分布与地质岩组的相关性,计算出泥石流对各地质岩组的敏感值。在ArcGIS 90平台的支持下,根据泥石流对岩性的敏感值,将研究区的地质岩性进行量化分级,划分为4个敏感性等级,并将本研究成果应用到三江并流区泥石流危险性评价的应用中。本文选择坡度、岩性、断裂、植被和人类工程活动等5个影响因子为泥石流危险性的评价指标,建立泥石流危险性评价模型,在GIS技术支持下,绘制研究区的泥石流危险性区划图。本研究结果与研究区已有的地质灾害点分布情况基本吻合,充分证明本研究方法是切实可行的,进而可为我国西南地区的地质灾害评价以及防灾减灾工作提供方法指导与参考     

三峡库区水库水质Streeter-Phelps模型修正及COD变化规律的新探讨

水体复氧规律的研究对于预测和评价水中溶解氧含量,确定有机污染水体的自净过程具有重要意义.天然水体中溶解氧的多少是评价水环境质量优劣的一项非常重要的指标,是水质预测的一个重要任务.Streeter-Phelps模型是目前进行河流水质研究常用的物理模型,具有良好的理论和实用价值,然而在某些特定水域,该模型的应用受到限制,主要原因是复氧系数的取定多在水流速度较大情况下得到的,而未考虑水面波动对复氧系数的影响,另外,在实际研究过程中发现三峡库区COD变化的规律出现异常:在离排污口相当远的水域,COD随时间变化趋势并不是指数衰减,而是在某个常值附近微小摆动,以往很多修正过的Streeter-Phelps模型都无法解释这个现象.经研究表明:考虑波动效应后,对复氧系数进行修正能得到较好的模型计算结果;同时,COD变化规律不仅可以弄清楚,而且可以为进一步研究排污规律和泥沙运动提供科学依据.     

北大港水库水质模拟及分析

建立水动力、水体污染物输运及底泥污染物输运数值模型,采用有限差分与有限体积相结合的方法,对北大港水库氯离子进行动态数值模拟。通过对计算值和实测值的比较分析,验证了模型的可靠性。模拟了水库5种蓄供水方案,得到各方案流场及水体和底泥氯离子浓度动态变化规律,同时分析了流速、水体氯离子浓度与底泥氯离子浓度差对底泥氯离子释放速度及释放总量的影响。揭示了北大港水库各运行方式流场及水质变化规律,为更好地发挥引黄济津及南水北调东线工程调蓄水库作用提供保证。     

丹江口水库水质要素变化特征及其相互关系

采用丹江口水库 1987～ 1996年间的水环境常规监测资料 ,应用因子分析方法探讨了丹江口水库不同区域水环境要素变化特征及其相互关系 ,分析表明 :丹江口水库目前水质良好 ,大多数情况下能满足地面水一类水质标准要求 :库区不同断面水体水质要素及污染因子间的相互关系可以用 6个主导因子表达。同一主导因子不同断面标识因子的差异反映了库区不同区域水质分布差异及产生这种差异的环境过程 ;影响库区水质的主要因素是上游随降水产生的面源污染、库周点源排放、水体自净以及气候因素 ,不同断面水质影响因素及其程度存在差异。     

黑龙滩水库氮磷平衡与富营养化评价

黑龙滩水库氮磷的输入包括东风渠、水面降水、农田径流、网箱养鱼、旅游、周围居民及地下水输入等。T N每年输入 10 76 .95t,T P每年输入 5 2 1.2t。T N的输入 ,农田径流、东风渠和网箱养鱼是主要输入源 ,其中农田径流占T N输入的 5 5 .41% ,东风渠占到 32 .8%。T P输入 ,主要由农田径流控制 ,占到 93.48%。黑龙滩水库氮磷支出有干渠输出 ,水库渗漏 ,网箱养鱼以及大水面捕获鱼所带出的氮磷量。T N每年输出 182 .82t,T P每年输出 13.0 3t。每年水库随水输出的氮磷量不大。大约有 893.99t的氮 ,5 0 8.17t的磷存留水库中 ,它们大部分以颗粒吸附态的形式沉积于水库底部、少部分溶解态N·P存留于库水中。基于水库中不同点连续 17个月采样的水质数据 ,选择SD、CODCr、T N、T P和Ch·a等五个水质指标进行富营养评价 ,得出黑龙滩水库处于中营养水平 ,有产生富营养化的潜在危险。与以前所测数据相比 ,水库的富营养化的趋势在加重。管理者应加强控制农田径流污染的工作 ,才能预防水库富营养化的发生     

水库库区生态经济脆弱特性及其优化机制探析

我国有 8万多座水库 ,但因库区生态遭受破坏 ,水土流失严重 ,水库淤积 ,水库的综合功能受到严重削弱 ,甚至丧失。本文应用生态经济学的基本原理 ,分析了库区生态经济的脆弱特性 ,探讨了库区生态经济脆弱带的优化机制     

安康水库分级超蓄的洪水资源化方法及其风险

汛限水位动态控制是水库洪水资源化的一种重要策略,其核心是在合理权衡风险和效益这一对矛盾的基础上确定可行的水库超汛限水位调度方案。为实现相对较大效益的同时降低水库防洪风险,考虑利用流域降雨预报信息,采用预泄能力约束法,以不同的降雨预报量级为依据,提出分级超蓄的洪水资源化方法,并结合安康水库实例,求得其基于 24 h 小雨和无雨预报的分级超蓄上限分别为326 m和 328 m。通过风险分析得知：在不考虑降雨预报信息的情况下,水库超蓄上限不宜超过 327.5 m;而依据 24 h 降雨预报信息的水库超蓄风险小到可以忽略。最后,应用该超蓄方案对实际洪水进行调度,实现了在减少弃水量069亿m3的同时,增加发电收入约361万元人民币.