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。     

丰水期乌江上游干流水库-河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库（洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库）表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究。在垂直剖面上，洪家渡水库硫同位素值（δ34S）介于+03‰~+31‰，下泄水为-07‰；东风水库δ34S值介于-75‰~-55‰，下泄水为-68‰；乌江渡水库δ34S值介于-43‰~-06‰，下泄水为-29‰。上述结论表明，硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程。不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别，水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制，垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负，主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的。     

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。     

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。     

丰水期乌江上游干流水库-河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库（洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库）表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究。在垂直剖面上,洪家渡水库硫同位素值（δ34S）介于+03‰~+31‰,下泄水为-07‰;东风水库δ34S值介于-75‰~-55‰,下泄水为-68‰;乌江渡水库δ34S值介于-43‰~-06‰,下泄水为-29‰。上述结论表明,硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程。不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别,水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制,垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负,主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的。     

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℃。     

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。     

丰水期乌江上游干流水库—河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库(洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库)表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究.在垂直剖面上,洪家渡水库硫同位素值(δ34S)介于+0.3‰～+3.1‰,下泄水为-0.7‰;东风水库δ34S值介于-7.5‰～-5.5‰,下泄水为-6.8‰;乌江渡水库δ34S值介于-4.3‰～-0.6‰,下泄水为-2.9‰.上述结论表明,硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程.不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别,水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制,垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负,主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的.     

猫跳河流域梯级水库磷的夏季变化特征

调查了我国第一条全流域梯级水电开发的河流——猫跳河中梯级水库对磷的拦截效应。于2007年丰水期7~9月在猫跳河流域采集水库坝前分层水样以及下泄水，分析和测试水样中的总磷和正磷酸盐。结果表明：丰水期猫跳河流域梯级水库内部总磷和可溶性正磷酸盐变化趋势相似，而下泄水的磷含量均大于该水库表层水体的磷含量。在猫跳河流域的梯级水库中，上游水库（红枫湖和百花湖）的磷含量明显高于各下游水库，即猫跳河流域各水库顺水流方向磷含量具有逐渐减少的特征，说明该流域梯级水库开发对于全流域磷具有梯级拦截效应；另一方面，各水库的富营养化指数表明该流域各水库均处于较高的富营养化状态，全流域富营养化状态差别与磷的分布特征相似，表现为顺水流方向减弱的规律。     

丰水期乌江上游干流水库一河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库（洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库）表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究。在垂直剖面上,洪家渡水库硫同位素值（δ^34 S）介于＋0．3‰～＋3．1‰,下泄水为-0．7‰;东风水库护‘S值介于-7．5‰～-5．5‰,下泄水为-6．8‰;乌江渡水库铲‘S值介于4．3‰～-0．6％0,下泄水为2．9‰。上述结论表明,硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程。不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别,水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制,垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负,主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的。     

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.     

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.     

猫跳河流域梯级水库磷的夏季变化特征

调查了我国第一条全流域梯级水电开发的河流--猫跳河中梯级水库对磷的拦截效应。于2007年丰水期7~9月在猫跳河流域采集水库坝前分层水样以及下泄水,分析和测试水样中的总磷和正磷酸盐。结果表明：丰水期猫跳河流域梯级水库内部总磷和可溶性正磷酸盐变化趋势相似,而下泄水的磷含量均大于该水库表层水体的磷含量。在猫跳河流域的梯级水库中,上游水库（红枫湖和百花湖）的磷含量明显高于各下游水库,即猫跳河流域各水库顺水流方向磷含量具有逐渐减少的特征,说明该流域梯级水库开发对于全流域磷具有梯级拦截效应;另一方面,各水库的富营养化指数表明该流域各水库均处于较高的富营养化状态,全流域富营养化状态差别与磷的分布特征相似,表现为顺水流方向减弱的规律。     

向家坝灌区水温改善措施效果研究

水温是影响灌区农作物灌溉效果的重要因素。为明确特定水库取水口低温水对灌区灌溉的影响程度及多种低温水减缓措施的改善增温效果,以向家坝灌区北总干渠一期工程为研究对象,采用纵向一维水温数学模型,定量分析并研究低温水减缓措施对灌区水温的改善效果。结果表明:与向家坝坝址处的天然水温相比,单库运行时(建坝近期)向家坝灌区部分渠道最大降幅可达2.1℃,梯级电站联合运行后(建坝远期)最大降幅可达3.1℃,建坝远期的低温水效应大于近期运行时的低温水效应。距取水口最近的柏溪斗渠4月灌溉水温降幅可达3.1℃,而较远处的两木斗渠4月份灌溉水温降幅为1.3℃,灌溉水温的降幅随灌渠离取水口距离的增加而减小,向家坝北总干渠前38 km低温水效应较显著, 38 km以外渠道受低温水影响较小。取水口设置叠梁门分层取水措施与灌区设置晒水池增温措施具有相近的增温效果,4月增温效果约为0.4℃～0.9℃。采用已建塘坝、窖池等小水利设施辅助晒水池进行晒水增温对低温水具有显著的改善效果,4月增温幅度约为1.3℃～1.7℃。研究成果可为湖库管理部门制定近期及远期运行方案提供决策依据。     

猫跳河流域梯级水库夏季N2O的产生与释放机理

为了研究河流筑坝对河流氮生物地球化学循环的影响，在夏季水体分层期间对猫跳河梯级水库坝前分层采集水样进行了相关地球化学分析。结果显示，在上游的两座水库存在2个明显的温度分层现象，并影响到了水体N2O的产生和分布。红枫水库整个剖面的氮分布主要受硝化作用控制，而百花湖、修文及红岩水库则表现为上层水体为硝化作用，中层为硝化反硝化共同作用。所有水库表层水和下泄水高饱和度的N2O含量表明这些水体为大气N2O的源。百花湖底层反硝化作用强烈，中间产物N2O大量消耗。底层泄水的方式对于温室气体释放影响重大，因此不同水库下泄水的N2O含量在时间和空间上的变化与水库运行和调蓄模式有关。研究结果表明，梯级水库过程对N2O的排放影响很大，在水电开发的环境保护中应当引起重视。     

CE-QUAL-W2在紫坪铺水库的应用及其参数敏感性分析

采用宽度平均立面二维水动力模型CE QUAL W2,对紫坪铺水库水温结构进行了数值模拟,运用库区实测资料进行了模型的参数率定及验证。库区及下泄水温的计算值与实测值吻合良好,显示模型能较好地模拟库区垂向水温分层的形成发展过程,以及升温期电站下泄水温变化,证实该模型对紫坪铺水库的水温模拟是适用的,也可为同类型水库提供参考。经参数灵敏度分析,发现水温模拟对模型中的风遮蔽系数与动态光遮蔽系数最为敏感,其余参数影响不明显,可取模型默认值。其中风遮蔽系数增大,风速加大,水库表层温度降低,水库垂向混合作用增强,温跃层下移,水温分层明显减弱,库底水温明显提升;动态光遮蔽系数增大,入射的太阳辐射增强,水库上层40 m水体温度升高,中下层水体温度无明显变化     

乌江中上游水库-河流体系夏秋季N、Si分布特征

测定了乌江中上游的洪家渡至乌江渡水库段水体中总氮、氨氮和溶解态硅等营养物质含量，并现场测定水深、温度、溶解氧和叶绿素浓度等理化参数。研究结果表明：在夏秋水库分层现象不断减弱期间，氮、硅的空间分布受水库生物地球化学作用差异的影响，在空间上具有明显不同的分布特征。流域内地表水总氮含量变化不大，水库内垂直分布也较均一；7至9月份河流和水库表层水体总氮含量平均值呈下降趋势，分别为347、317和 3.00 mg/L。7、8月份水库表层水溶解态硅含量明显低于上下游水体，说明水库生物吸收作用强而导致水库滞留溶解态硅；在垂直剖面上，0～30 m 水体溶解态硅含量随水深增加而增加，30～60 m 溶解态硅含量变化不大，这反映了水库上层水体生物对硅的吸收,和下层水体溶解态硅的吸收和释放平衡。     

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     

猫跳河流域梯级水库夏季N2O的产生与释放机理

为了研究河流筑坝对河流氮生物地球化学循环的影响,在夏季水体分层期间对猫跳河梯级水库坝前分层采集水样进行了相关地球化学分析。结果显示,在上游的两座水库存在2个明显的温度分层现象,并影响到了水体N2O的产生和分布。红枫水库整个剖面的氮分布主要受硝化作用控制,而百花湖、修文及红岩水库则表现为上层水体为硝化作用,中层为硝化反硝化共同作用。所有水库表层水和下泄水高饱和度的N2O含量表明这些水体为大气N2O的源。百花湖底层反硝化作用强烈,中间产物N2O大量消耗。底层泄水的方式对于温室气体释放影响重大,因此不同水库下泄水的N2O含量在时间和空间上的变化与水库运行和调蓄模式有关。研究结果表明,梯级水库过程对N2O的排放影响很大,在水电开发的环境保护中应当引起重视。     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。