三峡水库水温变化特性及影响分析

三峡水库为年调节大型水库,蓄水后改变了原有天然河道形态,同时也改变了河道径流的年内分配,引起河道水温发生了一定的变化。基于2014年4~5月监测断面垂向水温数据和库区多年水文站网水温实测数据,分析了蓄水后库区及坝下宜昌河道水温变化的特点及影响因素,进而研究了水温变化对下游水生生态的影响。实测结果表明:三峡水库坝前水温分层现象不稳定,水库下泄水流在低温水层以上,水库蓄水对下游宜昌河道水温有一定增温效应和时空上滞后迟变现象,使四大家鱼和中华鲟产卵繁殖时间出现推迟。研究结果可为今后开展生态补偿调度提供一定参考。     

沙斯塔大坝分层取水改建设计

沙斯塔水电站进水口增设了分层取水结构的水温控制装置,成功地解决了下泄水温、下游生态恢复与发电之间的矛盾.其水温控制装置的改建过程和设计思想对我国水电建设有很好的启示作用.水温控制标准要根据下游鱼类的生活习性而定,单纯提高下泄水温不一定对鱼类有利;水温控制装置的设计应考虑枢纽功能、水库调节性能、水库分层以及调度运行等因素.     

小浪底水库水温影响研究回顾

小浪底水库蓄水后改变了库区及下游河道的水温结构,对库区及下游生态系统造成一定影响。根据小浪底水库蓄水前后的水温监测资料及相关研究成果,分析了蓄水后水库下泄水温对下游河段水生态环境的影响、小浪底水库蓄水运行对库区水温的影响、库区水温分层对库区水质的影响,以及小浪底水库下泄水温变化对下游河道水温和防凌的影响。研究结果表明:小浪底水库蓄水后库区水体开始出现水温分层,且对库区水质扩散有一定影响;春夏低温水下泄对下游农田灌溉影响程度有限,冬季温水下泄有利于下游防凌,但防凌作用主要通过小浪底、三门峡等水库的调度来实现。     

减少低温下泄水不利影响的水库取水方法研究

采用立面二维水温模型研究了水库运行对下泄水温的影响,对单层进水口和2层叠梁门两种不同的水库取水方式,分别预测了对应的水库下泄水温的变化,据此探讨了锦屏一级水库不同取水方式对水库下泄水温的影响。结果表明:与单层进水口相比,2层叠梁门方案的下泄水温在春季偏高,冬季偏低,更接近于天然水温过程,对下游河道水温过程的改变较小,有利于维持下游河道原有的水生生态环境,是对下游河道水生生态环境改变较小的水库取水方案。     

水库的水温分层及其改善措施

对水库水温分层和下泄低温水对下游环境的影响,以及水温分层的一些改善措施,包括分层取水、打破温跃层和水利生态调度等进行了论述。     

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性,使三峡水库蓄水难度进一步加大,进而影响其综合效益的发挥。为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求,研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案,优化梯级水库蓄水过程。在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上,推荐梯级水库蓄水调度方案。防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明,所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力,对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。     

下泄低温水对下游水库水温的累积影响

以乌江水电梯级开发中的乌江渡水库作为研究对象,根据乌江渡水库下泄水温历年的实测资料,分析随着时间的推移以及上游梯级的建成,乌江渡下泄水温的变化过程,同时运用EFDC模型定量研究上游低温下泄水对下游水库下泄水温的累积性影响。结果表明:上游梯级水库下泄水温越低,下游水库坝前断面水温分层结构越明显,下泄低温水的累积性作用越强。     

大型水库分层取水方式对下游河道鱼类生态环境影响研究

文章结合水温数值模型,对辽宁西部某大型水库分层取水方式下的下泄水温进行分析。结果表明:相比于传统单层取水方式,采用分层取水方式后,水库下泄水体和天然水体温差可有效降低-0. 3～1. 5℃,并可缩短低温水体恢复距离,更利于下游河道鱼类的生态环境。研究成果对于水库生态调度措施具有参考价值。     

基于下游生境水温需求的水库分层取水调度研究

水库蓄水后,其下泄水温与天然水温存在明显的差异,会对下游河道水生生物特别是鱼类的生存繁殖产生直接影响,降低物种多样性,因此需要采取措施提高下泄水温。以浙江省滩坑水库为研究对象,建立了坝前三维水温模型,并利用实测垂向水温数据进行率定验证;然后,基于下游水生生物水温需求,探讨水库分层取水调度方案以改善河道水温。结果表明：水库各月份下泄水温与天然水温的温差在-8.3～0.2℃之间;通过一维水温模型对坝下游河段进行水温模拟,发现近坝段水温均不能满足土著鱼类特别是国家一级保护动物鼋产卵期水温需求;采用叠梁门分层取水措施,可使得鼋自然保护区处夏季各月下泄水温保持在18℃以上,可使国家一级保护动物鼋产卵期恢复到6～8月份。研究成果对水库生态调度具有参考价值。     

三峡水库蓄水后坝下游干流枯水期水位变化研究

三峡工程建成运行以来,水库清水下泄对坝下游河道造成了明显冲刷,同时枯水期水库向下游补水,提高了坝下游沿程水位与平均流量,改善了下游供水形势。根据坝下游干流沿程宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口、大通等水文站的水位、流量、大断面等资料以及三峡水库优化调度方案,分析了三峡水库建成运行以来沿程各站枯水期水位流量关系变化,旨在定量研究三峡水库枯季补水和清水下泄对河道的冲刷作用及对三峡坝址下游沿程水位的影响。研究表明:三峡水库蓄水以来,宜昌-汉口河段各控制站在不同流量条件下,水位均有不同程度的降低;枯水期综合考虑补水和冲刷作用后,不同月份沿程各站水位有升有降。     

上游水库水温情势变化对中华鲟产卵江段水温的影响

针对三峡水库蓄水运行后中华鲟自然产卵期逐渐推迟的问题,对影响中华鲟繁殖关键要素水温的因素开展研究。基于三峡大坝及葛洲坝上下游典型断面的水温及气温实测资料,分析了三峡水库蓄水后10年(2003—2012年)的水温变化情势和影响葛洲坝下游中华鲟产卵江段特定时段水温的原因。结果表明:三峡水库蓄水后库区在10月水温高于蓄水前,对下游中华鲟产卵江段水温产生直接影响;局地气温变化与水温情势变化密切相关,是引起中华鲟产卵江段水温上升的根本原因,对水温上升的贡献度约为61%。     

库水长期升降作用下库岸边坡稳定性研究

选取三峡库区典型库岸的砂岩进行“浸泡-风干”循环试验,模拟库水升降条件对库区水位变幅区岩石强度的影响。根据岩石试验结果和岩体RMR法推算出经历不同水位条件下岩体参数劣化规律,并通过数值模拟研究变幅区砂岩的劣化对库岸典型滑坡区库岸稳定性的影响,分析库岸边坡在库水长期作用下演化规律。研究表明水位升降过程对变幅区岩体质量的劣化作用较为明显,会导致库岸边坡破坏的时间大为缩短;库岸坍塌破坏过程与此类滑坡稳定性有直接的联系,可能最终会导致此类滑坡复活。研究成果可为库区内此类滑坡长期稳定性分析提供参考。     

三峡库区某滑坡流固耦合分析及失稳预测

三峡库区建成后,在库水的周期性涨落作用下,一些滑坡的地质条件已显著改变。有些滑坡已近失稳边缘,若此时遭遇库水下降影响及强降雨的作用,滑坡极有可能失稳。介绍利用大型通用有限元软件ABAQUS对三峡库区某滑坡在库水下降及降雨作用下进行流固耦合计算,并分析其应力场和位移场的变化结果,提取水平位移数据作为滑坡变形预测依据,得到库水位由175m下降至145m再叠加50a-遇强降雨时为滑坡最危险工况;滑坡变形趋于基本稳定的成果。     

三峡库区水环境保护与生态修复初步研究

分析三峡工程对库区水环境和水生态的影响,主要有:库内水温分层、水污染及富营养化问题、泥沙淤积以及对陆生生态和水生生态的影响。提出加强库区城镇污水处理、控制城镇发展和农村面源污染、排污口综合整治、水华控制,加强水质监测与管理等水环境保护措施;陆生生态与生物多样性保护,水域生境保护与修复,珍稀、特有物种资源保护,水库生态调度和建立自然保护区(点)等水生态保护与修复措施。     

三峡水库蓄水对宜昌—城陵矶河段水温情势影响研究

为研究三峡水库对长江中游河道水温的影响,采用一维水温模型对宜昌至城陵矶河段1983—2013年水温进行模拟反演,分析了不同蓄水工况不同时间尺度下水温时空变化规律。结果表明:(1)三峡水库蓄水后,宜昌-城陵矶河段升温期(3—6月)降温、降温期(9—12月)升温效应明显,并伴随着水温滞迟和平坦化现象,且随蓄水位升高现象愈加显著,越靠近三峡大坝,河段水温较蓄水前变化越大。(2)坝下河段水温"滞温"、"滞冷"效应主要由三峡水库蓄水引起,水库调蓄作用下的水温变化沿程减缓。气象条件的影响对水库调蓄引起的水温变化恢复有限,三峡水库175 m蓄水期城陵矶断面仍存-2.14℃～3.40℃的水温变化。研究成果可为长江生态环境保护修复提供科学依据。     

大型水利工程对长江中下游水沙变化特征的影响分析

三峡大坝蓄水运用以后,直接影响中下游的径流量和输沙量。根据1988-2012年宜昌站、大通站的水文数据,运用相关分析法和Mann-Kendall非参数检验法,对比分析长江流域宜昌站和大通站的径流量和输沙量特性及其在时间和空间上的变化规律。结果表明:宜昌站、大通站年际径流量由于三峡大坝的蓄水存在波动,但未出现明显的趋势性变化;而输沙量从20世纪80年代就开始减少,在2003年三峡大坝建成之后减少的趋势更为明显,三峡大坝对下游水文站点的水沙影响随着与三峡大坝距离的增加而减少,上游宜昌站的水沙变化较下游大通站更为显著。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。     

三峡水库建库前后荆江低水水位流量关系分析

三峡水库蓄水运用以后,由于库区泥沙淤积,清水下泄,下游河道必然受到影响。通过对三峡水库建库前后荆江河段主要水文测站多年的实测资料对比,分析了水库建库前后荆江河段主要控制站宜昌、枝城、沙市、监利的断面面积及低水水位流量关系变化。分析结果表明,受水库蓄水后清水下泄影响,荆江河段尤其是枝城、沙市站断面下切较大,低水水位流量关系线下移,同流量级下水位降低;宜昌站由于前期受葛洲坝工程影响,断面已基本稳定,受三峡工程运行影响不大。     

三峡工程蓄水后长江中下游来水来沙变化规律研究

三峡工程蓄水后,水库调度以及库区淤积改变了长江中下游来水来沙特性,进入长江中下游泥沙大幅度减少,“清水”下泄、河床冲刷,使沿程沙量逐步恢复。在以往研究的基础上,增加新的水沙系列对三峡工程蓄水运用 20 年三峡水库淤积和坝下游长河段冲淤进行一维数学模型计算,研究分析长江中下游年来水量、年输沙量变化规律以及沿程变化趋势,并根据三峡工程蓄水后的实测资料进行对比验证。其成果可为其他行业研究提供基础。