中国高坝工程过饱和总溶解气体研究进展

高坝泄洪会导致下游水体总溶解气体过饱和,鱼类长期处于这种环境容易患气泡病甚至死亡.为保护生态环境,找出切实可行的TDG饱和度消减措施,我国针对高坝泄洪导致的总溶解气体过饱和现象开展了大量研究.对高坝工程过饱和溶解气体的产生、释放过程、鱼类对过饱和溶解气体耐受性、TDG饱和度预测模型及TDG过饱和减缓措施的研究成果进行了总结,同时针对已有研究成果的不足提出了建议,旨在为进一步开展研究工作提供参考.     

高坝下游水中总溶解气体过饱和研究进展

随着水电工程的不断兴起,高坝建设引起的过饱和水体问题日渐突出。总结了近年来国内外的的研究成果,从鱼类的耐受性、鱼类对过饱和总溶解气体(TDG)的规避效应以及过饱和TDG对鱼类的致死机理3方面分析了过饱和TDG与下游水生生物之间的相互作用,并提出了一些研究思路和想法。此外,还重点论述了促进过饱和TDG释放速率方面取得的进展和不足之处,指出实际工况条件下过饱和TDG的释放易受河流形态等周边环境影响,而实验条件下无法准确反映实际工况,今后室内试验和原型观测需进一步加强。而如何在安全行洪的前提下实现快速高效的TDG释放是该领域下一步研究的重点。     

高坝泄水产生溶解气体过饱和水体对鱼类影响的模拟研究

采用高坝泄洪TDG生成预测模型,考虑泄洪水流的非恒定流特征及过饱和TDG水流在河道内的一维动力学释放,模拟某待建坝高289m的高坝工程以单泄洪洞分别持续泄洪不同时间,下游河段内TDG饱和度水体对鱼类影响。以已有鱼类研究成果为标准,研究得到,泄洪流量一定,泄洪持续时间延长,TDG过饱和水体对下河道内鱼类的影响区域从坝下逐渐向下游延长。当泄洪流量、泄洪时间一定,坝下游河道内TDG过饱和水流对鱼类的影响区域沿河流方向逐渐减小。     

鱼类在TDG过饱和含沙水体中的耐受性

为探讨高坝泄洪引起的总溶解气体(TDG)过饱和含沙水体对鱼类的影响,以岩原鲤和鲢鱼为研究对象,开展TDG过饱和含沙水体对不同鱼类的急性暴露试验,根据鱼类受TDG过饱和含沙水体胁迫后的异常行为和死亡率、半致死时间等指标来分析不同鱼类受胁迫后的耐受性和差异性。试验结果表明:试验初期,试验用鱼出现较明显异常行为和气泡病症状,且岩原鲤早于鲢鱼;相同TDG饱和度下,随着含沙量的增加,试验用鱼半致死时间缩短,且岩原鲤半致死时间短于鲢鱼,表明鲢鱼比岩原鲤具有更强的适应能力和耐受能力;当TDG饱和度较高时,即使含沙量低,也会造成试验用鱼的大量死亡;过饱和TDG是导致试验用鱼死亡的主要原因,但不能忽略泥沙对试验用鱼死亡的促进作用。     

大坝泄流下游过饱和TDG生成过程综述

研究发现大坝泄流引起的下游总溶解气体(total dissolved gas,TDG)过饱和问题会对鱼类等水生生物的生存、繁衍产生负面影响.解决这一问题的重要途径之一是从源头上阻碍过饱和TDG的生成,降低消力池中TDG浓度,因此了解过饱和TDG的生成机理将为制定TDG消减措施提供可靠的理论依据和参考价值.基于此,文章重...     

高坝泄流总溶解气体过饱和问题研究现状

高坝泄流会导致下游水体总溶解气体过饱和,鱼类长期处于此环境易患气泡病甚至死亡,因此有必要开展高坝下游总溶解气体过饱和研究。本文从高坝泄流溶解气体过饱和影响因素、对鱼类影响、饱和度预测模型及消减措施等四个方面进行总结,并针对已有研究成果中的不足提出了建议,旨在为进一步开展研究提供参考。     

水库泄水总溶解气体过饱和对鱼类的危害

水库建设促进了库区渔业养殖的发展，但高坝大库泄水导致的总溶解气体（Total Dissolved Gas, TDG）过饱和可能导致下游河道尤其下一梯级水库的鱼类患气泡病甚至死亡。为探究TDG过饱和对鱼类的胁迫效应，以金沙江梯级电站溪洛渡至向家坝江段为研究对象，构建立面二维TDG动态模型，推求库区控制断面的安全水深阈值，结合库区主要鱼类生活习性和网箱养殖深度，研究TDG过饱和对野生鱼类和网箱养殖鱼类的胁迫效应。结果表明:梯级电站库区的野生鱼类具有足够的垂向空间进行深度补偿以规避TDG过饱和的危害，其生活习性以及利用深度补偿的能力决定了受过饱和TDG胁迫的程度；但养殖鱼类受网箱限制难以自由下潜至安全水深，为保证养殖鱼类的安全，网箱深度至少应大于安全水深阈值，在TDG过饱和胁迫期，鱼类的游泳水深应持续限制在安全水深阈值以下。对于具有利用深度补偿能力的鱼类，梯级电站的库区比最后一个梯级的下游河道更安全，需要对最后一级电站实施比中间梯级更严格的坝下近区TDG饱和度限制标准。     

总溶解气体过饱和对胭脂鱼耐受性和回避性的影响现场试验

为真实反映水电工程天然河道中总溶解气体(Total Dissolved Gas, TDG)过饱和对鱼类影响的实际情况,选用胭脂鱼幼鱼和成鱼作为研究对象,开展大坝泄洪期间总溶解气体过饱和对鱼类影响的现场暴露试验,探究不同水深条件下鱼类对总溶解气体过饱和的水体耐受性和回避特性。结果表明:天然河道中,TDG饱和度为115%~117%时,胭脂鱼幼鱼在0~0.3,0.3~1.3,1.3~2.3,0~2.3 m 4个水层死亡率分别为42.5%,30%,7.5%,15%;低TDG饱和度水体也可导致胭脂鱼幼鱼死亡。但随着水深的增加,死亡率呈明显下降趋势,说明补偿水深能有效缓解TDG过饱和水体对胭脂鱼幼鱼的伤害。此外,研究结果也表明胭脂鱼幼鱼具有利用补偿水深来回避TDG过饱和伤害的能力;而胭脂鱼成鱼利用补偿水深逃避TDG过饱和伤害的行为并不明显。研究结果可为鱼类保护措施的制定提供参考依据。     

总溶解气体过饱和含沙水体对齐口裂腹鱼影响的实验研究

高坝泄洪形成总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和的含沙水流,由于泥沙的作用,加剧了对高坝下游鱼类的影响。为探讨TDG过饱和含沙水体对鱼类影响的规律,以齐口裂腹鱼幼鱼为实验对象,选取中值粒径为7.4μm的泥沙,对TDG饱和度为100%、120%、125%、130%、135%、140%的水体,分别设置0、20、60、80 mg/L的含沙量实验工况,开展含沙水体TDG过饱和的持续暴露实验。实验结果表明,含沙量不同但TDG饱和度保持为100%不变的实验组中,未出现实验鱼死亡现象。TDG饱和度为130%时,含沙量为0、20、60、80 mg/L的实验组中,实验鱼的半致死时间分别为15.3 h、10.75 h、8.3 h、7.85 h。在TDG饱和度相同时,含沙量越高半致死时间越短,但高含沙量实验组(60 mg/L,80m g/L)的半致死时间相差不大;含沙量相同时,TDG饱和度越高,半致死时间越短。     

总溶解气体过饱和胁迫下齐口裂腹鱼的耐受和回避特征

高坝工程在泄流时,高速水流强烈的掺气作用导致下游水体中总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和,从而使水体中鱼类患上气泡病,威胁到其生存。本文以二龄齐口裂腹鱼幼鱼为研究对象,对其开展了急性致死实验、间歇胁迫实验、水平回避实验和垂直回避实验,结果表明齐口裂腹鱼持续暴露在TDG饱和度为120%、125%和130%的水体中的半致死时间分别为10.7 h、9.5 h和6.5 h。通过短时间的TDG过饱和暴露结合长时间的清水恢复能显著地延长齐口裂腹鱼在TDG过饱和水体中的生存时间。齐口裂腹鱼对饱和度为135%和145%水体具有较强的探知和回避能力,而当水体TDG饱和度为125%及以下时,其探知和回避能力较弱。齐口裂腹鱼在垂直方向具有利用补偿水深来回避水体中TDG过饱和的能力。     

过饱和TDG释放系数与泥沙含量的关系研究

随着梯级电站的建成运行,总溶解气体(Total dissolved gas,TDG)过饱和对鱼类的不利影响受到更广泛关注。泄洪多发的夏季常伴随冲沙,泥沙含量的变化对过饱和TDG输移释放过程的影响。在自行设计的具有挡板结构的实验水槽中,开展了不同流量和泥沙含量条件下的过饱和TDG输移释放过程实验研究,并开展数值模拟计算,反算得到各条件下的释放系数。结果表明泥沙的存在增加了水中供溶解气体析出所需的介质,加快了过饱和TDG的释放过程,TDG的释放系数也随着泥沙含量的增大而增大。该研究为探讨加快过饱和TDG释放过程的工程措施和减缓TDG过饱和对鱼类不利影响的生态调度措施研究提供技术参考,具有一定应用价值。     

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨

从对总溶解气体(TDG)过饱和概念的分析入手,阐述TDG过饱和的危害。通过对不同典型水体TDG饱和度的测量,表明泄流可以导致水体TDG含量增加甚至过饱和。在此基础上,采用试验研究的方法,探讨了TDG过饱和产生原因及其释放过程,表明水利工程泄流引起的TDG过饱和与泄流掺气、压力、紊动强度、水温等要素相关,并由此提出减缓水利工程TDG过饱和影响的建议。     

NaCl对鲫鱼鱼苗受TDG过饱和影响的缓解实验

水体总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和经常发生在高坝泄水及渔业养殖中,鱼类生活在这样的环境中易患气泡病而死亡。食盐(NaCl)在水产养殖中用途广泛,但是否能够缓解TDG过饱和对鱼类的影响至今少有文献提及,为此,对NaCl能否延长暴露在总溶解气体过饱和水体中鲫鱼鱼苗的死亡时间进行实验,即将2种规格的鲫鱼鱼苗暴露在不同饱和度以及不同NaCl浓度的水体的实验,研究结果表明,在NaCl溶液浓度为50 g/m3时,大鲫鱼鱼苗(体长为6~8 cm,体重为4~6 g)半致死时间明显延长;在NaCl溶液浓度为10 g/m3时,规格较小的鲫鱼鱼苗(体长为3~4 cm,体重为1~2g)半致死时间明显延长;过高的NaCl浓度会加快鲫鱼鱼苗的死亡。因此,水体中加入一定浓度的NaCl能够缓解鱼类受过饱和气体的影响。     

龚嘴水电站总溶解气体过饱和原型观测结果分析

大坝泄水对环境的不利影响之一是会产生总溶解气体(TDG)过饱和现象,导致鱼类患气泡病甚至死亡.在理论分析的基础上,建立了基于面流消能的TDG过饱和浓度预测公式.该预测公式采用平均静水压强作为自变量进行TDG饱和度计算,避免了以往采用很难精确定量的动水压强进行TDG预测而带来的不便.通过对大渡河上龚嘴水电站泄洪期间TDG...     

风速对过饱和总溶解气体释放速率的影响

通过不同风速下的过饱和总溶解气体(TDG)室内释放试验,研究风速对过饱和TDG释放过程的影响,并根据已有释放模型对释放系数进行估算,建立了过饱和TDG释放系数与风速的定量关系式。结果表明在8.5~9.5℃条件下,风速较小时,水体中过饱和TDG释放相当缓慢,随着风速的增大,过饱和TDG的释放速率显著增大;在无风工况下,TDG释放系数为0.005 42 h-1;当风速为1.08~11.33 m/s时,TDG释放系数为0.007 09~0.066 68 h-1;相对释放系数为1~12.303,拟合的相对释放系数与风速的定量关系式计算偏差在-11.76%~10.21%之间。     

复杂流动条件下过饱和TDG释放系数的确定

在总结国内外对TDG过饱和问题研究的基础之上，通过物理模型试验并结合数值模拟，以鱼道模型为例研究了绕流、回流等复杂流动条件下过饱和TDG的释放过程及释放系数。结果表明，鱼道模型内挡墙等建筑物的布置使水流出现绕流、回流等复杂水力学特征，由此增加了水体在鱼道内的滞留时间和局部区域的紊动动能，大大增加了过饱和TDG的释放。分析显示，在高紊动区域，过饱和TDG的释放速率与紊动强度成正相关关系。     

金沙江上游梯级联合泄洪对下游河段总溶解性气体过饱和累积影响研究

水电工程建成运行后,泄水建筑物在泄水过程中由于水头高、流速大,会形成强掺气水流。水流进入到水垫塘内时,由于压强的升高导致大量的气体溶解成为溶解气体,从而造成总溶解气体过饱和(Total dissolved gas,简称TDG)现象。本文通过对金沙江上游叶巴滩、拉哇及巴塘三个梯级进行预测分析,研究梯级联合泄洪工况下对总溶解性气体过饱和的累积影响,同时根据研究结果提出减缓影响的建议。     

TDG过饱和对齐口裂腹鱼的影响及避难所营造研究

为探究山区河流TDG过饱和工况鱼类避难所营造的可行性,以半龄齐口裂腹鱼为研究对象,营造了TDG过饱和室内避难模型,定量开展了不同TDG饱和度工况下的室内实验,通过数理统计及显著性分析的方法对实验结果进行了比较。结果表明:齐口裂腹鱼的避难趋势随着水流TDG饱和度的升高逐渐增强,在主槽上游TDG饱和度小于等于130%时未出现明显的避难行为,140%时开始出现避难趋势,大于等于150%时的避难效应十分明显;实验结束时,TDG饱和度为150%及以下的各工况组中鱼苗的回避率存在显著差异,TDG饱和度为150%及以上各工况组的回避率极显著高于140%及以下的各工况组。     

大坝下游河道冲刷及水温变化对生态的影响

大坝在发挥各种效益的同时,也会带来各种不利的影响。下游河道冲刷及分层型水库下泄低温水造成"冷水污染",是给生态系统带来不利影响的重要方面。分析了下游河道冲刷造成支流下切、河道退化对动植物影响的主要原因,并以南非的奥勒芬兹河和澳大利亚墨累-达令流域的河流为例,论述了冷水污染、下游过饱和气体对鱼类造成的影响及相关国家正在研究和采取的措施。     

过饱和总溶解气体释放过程预测

通过室内试验,研究泄流水体中过饱和总溶解气体的释放过程,分析了影响气体从水中释放的主要因素。利用原型观测资料对已有的过饱和总溶解气体释放的数学模型进行验证,同时对释放系数公式进行了修正。在此基础上预测了金沙江某电站下游河段过饱和总溶解气体的沿程释放规律。