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...     

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。     

水库水温模型研究综述

大坝建设对天然河流水温具有重大影响,运用水温模型对电站建设后库区及下泄水水温的时空分异和变化规律进行准确分析和预测,对保护水生生态系统具有重要意义。水温模型在国内外水库水温分层结构和垂向水温模拟,以及涉及河流梯级电站开发的水温累积影响等研究中发挥重要作用。但是国内的相关研究大多建立在国外研发水温模型的基础上,应用时缺乏与之匹配的实测资料,极大地限制中国水库水温研究领域的发展。文章在回顾大坝水温模型发展过程和介绍最新主流水温模型的基础上,提出未来中国水库水温模型发展的方向。     

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。     

水温与水力停留时间对人工渗滤系统的影响

为确定人工渗滤系统净化水源水的主要影响因素.在三家店水库下游的京永引水渠旁建立了人工渗滤系统,开展了不同季节和不同水力停留时间下三家店水库微污染水净化效果的试验研究,研究水温与水力停留时间变化对人工渗滤系统去除微污染源水中CODMn效果的影响.结果表明,水温与CODMn去除率呈线性关系(R2=0.8079).但是,不同水温范围内水温变化对CODMn的去除效果影响作用不同,在水温为0-15%时,水温变化对CODMn去除效果的影响较大;在水温为16-28%之间时,水温变化对CODMn去除效果的影响较小.随着温度降低.人工渗滤系统去除污染物的效果下降主要是由于微生物活性随温度的降低而下降.常温下,水力停留时间对去除效果的影响符合一级反应动力学方程.水力停留时间越长,CODMn的去除效果越好,在达到要求的出水效果的前提下,可以适当的缩短水力停留时间,减小人工渗滤系统规模,以提高效益.     

基于Q_(90)法与R2-Cross法的麻栗坝水库下游河道生态流量研究

针对拟建大型灌区工程从水库引水后可能对水库下游河道造成流量减小及鱼类生态系统破坏等问题,对已建的麻栗坝大型水库下游36.9km的南宛河研究河段采用水文学法的Q_(90)法与水力学法的R2-Cross法进行生态流量研究。根据两种方法计算结果并取其中最大值作为最终生态流量值,为水利工程建设后生态流量计算和水资源管理提供依据。     

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。     

澜沧江糯扎渡水电站建设对鱼类资源的影响预测及保护对策

调查河段发现有鱼类48种,未发现国家级保护鱼类及云南省保护鱼类。糯扎渡电站建设会对鱼类资源产生不利影响,影响方式主要包括:库区淹没、大坝阻隔、下泄水物理化学性质改变、径流调节等。这些影响主要集中在电站运行期。通过对比分析,实施网捕过坝、建立鱼类增殖放流站和珍稀鱼类自然保护区,分层取水,实施结合资源、环境和渔政的保护管理等措施,可以将电站建设对鱼类资源的影响降到最低程度。同时,需要在糯扎渡电站影响范围内进行长期的跟踪调查和分析,实时针对性地提出保护措施。     

不同水体分层对沉积物间隙水氮素垂向分布影响:以三峡水库和小湾水库为例

为分析不同分层水库沉积物间隙水氮营养盐垂向分布差异的原因,通过监测香溪河库湾、长江干流和小湾水库3种水域上覆水-间隙水环境特征,分析了不同分层水域沉积物间隙水氮营养盐垂向分布特征,并探讨了造成3种水域沉积物间隙水氮营养盐分布差异的原因.结果表明:①长江干流与香溪河库湾沉积物间隙水ρ(TN)随深度逐渐升高,而小湾水库ρ(TN)在12 cm处达到最大,底层呈"C"型分布;长江干流和香溪河库湾沉积物间隙水ρ(NH~+_4)随深度呈升高趋势,小湾水库底层含量略高于表层,整体上无显著变化,且长江干流与香溪河库湾ρ(NH~+_4)整体上高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.512～8.289、 0.968～9.307和0.950～1.500mg·L~(-1); 3个水域沉积物间隙水ρ(NO~-_3)垂向分布特征均与ρ(NH~+_4)相反,且香溪河库湾与长江干流ρ(NO~-_3)高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.143～0.674、 0.107～0.647和0.050～0.051mg·L~(-1);②3种水体理化指标垂向分布特征也存在明显差异.长江干流水温垂向无明显变化,垂向稳定系数N~25×10~(-5) s~(-2),水体混合均匀,溶解氧垂向变化范围为:6.180～6.318mg·L~(-1);香溪河库湾中上游水温垂向上呈降低趋势,下游水温呈阶梯状分布,N~2均大于5×10~(-5) s~(-2),处于稳定分层状态,溶解氧呈"C"型分布特征;小湾水库在水深5～15 m和54～70 m出现明显分层,溶解氧在水温梯度较大处显著降低, 80 m后,沿水深无明显变化;③上覆水水动力、溶解氧分布以及沉积物环境差异是造成3种水域间隙水氮营养盐垂向分布差异的主要原因,且香溪河库湾间隙水氨氮和硝氮含量较高,可能提高反硝化速率,进而有助于水域脱氮,减少水域氮负荷.     

水电工程干扰下澜沧江典型段的水温时空特征

以澜沧江流域漫湾库尾至大朝山坝下的水电工程干扰典型段为研究区域,利用1978～2005年建坝前后的水温实测资料,采用相关分析、线性回归的方法分析表层水温、下泄水温的时空分布特征.结果表明,水电工程建设后库区蓄水对表层水温有着明显的增温效应,坝前表层水温仅5～8月低于气温,其余所有月份坝前表层水温均高于建坝前的天然表层水温,时间分异性减弱.库区出水温度一般冬季(干季)高于气温和天然表层水温,而夏季(雨季)则相反,与天然水温和气温的变化趋势有2个月的滞后性.从库尾到坝前,表层水温与天然气温逐渐接近,水温/气温比与距离大坝距离之间存在正相关关系,漫湾库区下泄水对大朝山库区的水温具有一定的累积效应.本研究结果表明水电工程对澜沧江典型河段的水温时空分布存在显著效应.     

蓄水对水库下游食物网中汞生物累积影响研究进展

1991年,加拿大学者Verdon首次报道了加拿大拉格朗德二级水库下游鱼体中汞含量显著高于水库库区的现象,发现水库下游是新建水库汞输出的重要场所,因此水库下游鱼类汞升高的风险继水库本身后成为新的关注热点.通过对相关野外研究的回顾,表明蓄水对水库下游食物网的鱼类、浮游生物以及水体中汞的富集产生影响,水生食物网中各组分甲基汞含量和比例随着营养级的升高而增加.蓄水加速了水库的甲基化过程,使水库自身成为巨大的汞源,不仅影响水库自身食物网中汞的分布,而且更加剧烈地影响水库下游食物网中汞的分布.水库既向下游直接输送溶解态和悬浮颗粒态的甲基汞,又向下游输送丰富的、可被杂食性鱼类和动物直接利用和吸食的甲基汞食物源.在下游食物网中,甲基汞有可能通过微型浮游生物网（悬浮颗粒物-浮游植物-浮游动物经典食物链）,或者通过杂食性鱼类主动摄食来自水库直接输送的浮游动物,或者通过杂食性鱼类被动吸食来自水库直接输送的悬浮颗粒物富集途径,向位于更高营养级位置的鱼类进行传递.在我国,水库蓄水对下游汞输送机制以及对下游微型、底层食物网中生物累积和迁移转化的影响需要更加深入的定量研究.      

提升水库下游河流水质的生态放流量确定和可行性分析

大型水利枢纽工程在防洪、发电、供水、航运等诸多方面发挥巨大作用的同时,也改变了河流的天然水文情势,导致下游河流流量减少,削弱了河流水体的自净能力,威胁河流生态系统功能和物种多样性.在此背景下,选定松辽流域石头口门水库及其下游饮马河为研究对象, 首先分析了饮马河主要污染组分COD和NH₃-N浓度的变化趋势以及前期石头口门水库的生态放流措施对下游河流水环境质量的改善效果,然后基于河流水动力和水质模型,通过目标水质反推水库的生态放流量,从而拟定了一套进一步提升河流水环境质量的水库生态放流方案.最后基于水库均衡分析论证了方案的可行性.研究结果表明,原有的水库生态放流计划实施后,劣V类水体同比减少54.55%,效果较为明显.为了满足“十四五”水质目标,进一步提升河流水质,除10月和12月以外,其它月份的生态放流量均需要提高,年生态补水量增加1425万m³,能够满足水库的供水、灌溉需求和蓄水计划,方案具有可行性,能够有效缓解河流水体污染,提升水质.     

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.     

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.     

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。     

滇中引水输水干渠与充蓄水库水温影响研究

采用类比实测法对输水隧洞沿程水温变化进行分析,采用CE-QUAL-W2模型研究了最大充蓄水库九龙甸水库的水温垂向分布特征,得出以下结论:隧洞输水水温沿程增温率为-0.055℃/100km,据此计算出滇中引水输水干渠全段温降为0.4℃;滇中引水充蓄后,九龙甸水库为季节性水温分层型水库,其中3—8月出现水温分层,表层和底层...     

水电站项目生态用水工程措施设计

电站引水发电以及堤坝式电站调峰运行将使坝下河段减(脱)水,调水、引水和供水等河道以外用水水利工程也将造成下游河道减(脱)水,水文将对水生生态、生产和生活用水、河道景观等产生一系列的不利影响.为维护河流的基本生态需求,水利水电工程必须下泻一定的生态流量,将其纳入工程水资源配置统筹考虑,使河流水电动能经济规模和水资源配备向"绿色"方向发展.本文以火溪河阴坪水电站为例,简述水电工程下泄生态流量确定的主要方法和下泄生态流量的工程措施设计.     

新安江水库河口区水质及藻类群落结构高频变化

水库库尾区的水环境多变,是水库生态系统突变的重要策源地.为探究大型水库水源地水环境演变特征及其突变的促发机制,以新安江水库为例,通过库尾河口断面18个月水质浮标的高频记录及3 d一次的藻类群落结构人工鉴定数据等,分析了气象水文过程影响下的水库库尾区的水温、溶解氧、浊度及营养盐等环境指标及藻类群落结构的高频变化特征,揭示了降雨、入流及季节温度变化等关键气象水文过程对水库水质及藻类群落结构的影响机制.结果表明:①在27 m深的河流入库区的水体温度和溶解氧存在明显的季节分层,相应水体藻类叶绿素a和营养盐等指标也同步发生分层,水温分层从气温达到14℃以上的3月中旬开始,至气温降至24℃后的10月中旬结束,期间较大降雨和入流多次破坏水温分层;②河道入库区水体氮、磷等营养盐变幅大,总磷浓度变幅为0. 011～0. 188 mg·L~(-1)之间,总氮浓度变幅为0. 75～2. 76 mg·L~(-1)之间,总磷和总氮中的溶解态占比分别为56%及88%,降雨入流对水体营养盐浓度影响巨大,3 d的累积降雨与水体氮、磷浓度显著正相关,3～6月(雨季)的营养盐含量明显高于其他月份(P 0. 001),藻类的季节性增殖反过来也会影响水体总磷浓度;③藻类群落结构及其优势属呈现明显的季节变化,在总体硅藻门类占优的背景下,蓝藻、绿藻、隐藻等在不同季节形成明显峰值,蓝藻在7～10月的夏秋季形成明显的生物量峰值,其峰值形成原因除了高温之外,还与暴雨入流有关.蓝藻主要优势属为束丝藻属(Aphanizomenon spp.)、微囊藻(Microcystis spp.)及颤藻(Oscillatoria spp.)等,绿藻峰值与蓝藻基本同步,优势属为盘星藻属(Pediastrum spp.)和新月藻属(Closterium spp.),隐藻在3～5月形成峰值,优势属为隐藻属(Cryptomonas spp.),硅藻门中的优势属分别为脆杆藻属(Fragilaria spp.)、小环藻属(Cyclotella spp.)、针杆藻属(Synedra spp.)及直链藻属(Melosira spp.)等;④入库流量、温度、水位、透明度、总氮、总磷及氮磷比等均为影响藻类优势属演替的主要因子,秋冬季节的控制因子为气象水文条件,而夏秋季节则受气象水文及营养盐的共同控制.本研究表明强降雨过程能对水库库尾区水环境及水生态系统结构产生巨大冲击,是水库藻类水华发生的可能诱发因子,通过对该过程的规律认识及关键指标监测,能够为水库水源地水质风险提供预警信息.     

ELCOM模型在流溪河水库水温模拟中的应用

水温是湖泊水库生态系统的重要驱动因子,其结构特征对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。流溪河水库是位于北回归线上的大型山谷型深水水库,一座典型的热带亚热带过渡区水库。本文运用西澳大利亚大学水研究中心开发的三维ELCOM水动力学模型模拟了流溪河水库2008年7月23日到8月24日共32d的水温变化状况,并通过水温实测值进行了验证,模拟值与实测值的相关性R2值达到了0．8342,模拟值与实测值较为接近,ELCON模型较好地模拟了水温的日变化。最后对水温变化的原因和趋势进行了分析。     

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.