三峡工程蓄水前后库区河流水质变化分析

通过对三峡库区干支流水文断面蓄水前后多年水质资料进行整理分析,分析了蓄水前后库区河流水质变化趋势.研究结果表明:三峡库区135 m蓄水及156 m蓄水后,库区水质指标变化不明显.库区溶解氧浓度有所降低,悬浮物浓度在平水期和枯水期也大幅下降,和悬浮物密切相关的污染物质总磷、CODMn、重金属等也随之降低.长江沿程干流及上游支流乌江、嘉陵江水质受蓄水影响不大,下游支流小江、大宁河则受长江壅水影响,局部水环境趋复杂化.     

三峡水库蓄水至135 m库区水质变化分析与保护建议

对三峡水库蓄水至135 m前后库区干支流水质状况进行了系统分析和评价,对比分析了蓄水前多年与蓄水后2 a来水库水质变化状况及主要影响因子含量变化。结果表明:库区干流水质与悬浮物含量关系密切,蓄水后,从库尾至坝前,随着悬浮物的逐渐沉降,干流水质逐渐趋好,主要影响因子含量也逐渐下降;部分支流库湾因蓄水顶托,水流变缓,在营养物质含量水平高、水温与光照适宜等因素共同影响下,水质变差,出现了富营养化,甚至爆发了“水华”。     

三峡水库近坝区三维流场及温度场的数值模拟

基于三维不可压缩流动的N-S方程建立水流水温模型,模型在动量方程中考虑浮力作用并取消了静水压力假定,采用大涡模拟紊流模型计算紊动扩散,并考虑水面散热及其太阳辐射的影响因素,适合于对复杂流态及其有密度分层流动的数值模拟。应用所建立的数学模型对三峡近坝区从庙河至坝前水域的三维流场及温度场进行了数值模拟,计算出的水温分布与坝前观测的水温分布二者符合良好。模拟结果表明,三峡水库在蓄水至139 m水位时,垂向没有明显的水温分层,与实测结果相符。     

三峡水库蓄水前后库区及坝下游水质变化与成因探讨

为了解三峡水库运行对大坝上下游水质的影响,同时为三峡江段水质保护提供参考,根据长江三峡水环境监测中心在三峡库区官渡口和坝下南津关两个重要断面1998~2012年间的水质监测资料,比对分析了水库蓄水前后部分水质指标的年际和年内变化特征,并探讨其成因。结果表明,2003年三峡水库135 m蓄水成功后,水体中SS和重金属等指标浓度下降,TP等营养盐指标浓度呈不同程度减小,DO等氧平衡指标浓度总体下降。由此可得:三峡水库运行对库区及坝下游水体水质有积极影响;水库运行后,水流变缓,泥沙沉降,使得水体含沙量明显减少,污染物浓度也相应降低,泥沙吸附沉降作用对减少大多数水体污染物的作用不可小觑;但库区中吸附了大量水体污染物的泥沙,如果再悬浮,会对长江干流水质产生不利影响,应密切关注库区水体泥沙含量的变化规律。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化

通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站--宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化简

 通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

三峡水库156m蓄水结束后水质保持稳定

在三峡水库水位达到156m的37d的蓄水期间,三峡库区水质总体保持稳定。长江水利委员会长江流域水环境监测中心蓄水期间的水质监测数据表明:三峡水库坝前水质良好,基本保持在Ⅱ~Ⅲ类,入库断面水质较差,多为Ⅳ类~劣Ⅴ类,高锰酸盐指数、总磷、石油类、铅等物质曾出现一定程度的超标     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库水温分布特性

梯级水库蓄水运行后,改变了河流的天然水流情势和水体的年内热量分配,水库内的水温分布特性随之变化。为了解溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库蓄水运行后河道水温分布特征,对梯级水库沿程19个断面水温进行了观测,并根据观测资料系统地分析了梯级水库进出库水温和沿程水温分布,以及垂向温度分布变化情况。研究结果表明:溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库的下泄水温在降温季节略有增加,在升温季节略有下降,形成了"高温不高,低温不低"的平坦化现象;溪洛渡和向家坝水库坝前区域在垂向上均出现明显的温度分层,而三峡水库近坝区的温度分层现象在梯级水库运行后明显减弱,近几年表层和底层水温相差最大值仅为2.5℃。研究结果可为梯级水库联合调度、水生态研究、水库水温数学模型验证等提供参考。     

三峡工程对库区水流水质影响预测

利用开发的三峡水库整体一维水流水质数学模型，对三峡水库建成前后的水流水质变化趋势进行预测分析。重点介绍三峡工程建成后，库区水流条件巨大变化对污染物输移转化特性和水质分布的影响。预测结果表明，三峡工程建成后，三斗坪水位175m条件下，回水区断面平均流速比建库前减小4倍左右，平均有机污染物自净降解速率和大气复氧速率比天然河道状况减小1倍。由于污染物在库区滞留时间成倍延长，有机污染物排入水库后的自净降解总量较天然河道状况增大，因而，建库后加水区内断面平均有机污染物浓度较天然河道状况明显下降，但是，断面平均溶解氧浓度与天然河道状况相比也明显降低，对于守恒类污染物，建库前后水质变化不大。因此，三峡工程对库区水质影响有利也有弊。     

临淮岗工程不同蓄水条件下的水质可达性分析

建立临淮岗工程淹没区在不同蓄水条件下的二维非稳态FVS格式水流水质模型,基于水量、水质同步实测数据对模型进行率定验证。运用所建模型对研究区域水流水质过程进行数值模拟,定量分析了研究区域在最不利条件下对临淮岗坝前水质的影响程度。对不同库容条件下在库区北部农业用水时的库区水质浓度场进行计算分析,结果表明:当上游边界来水为功能区Ⅲ类,临淮岗坝前COD、NH3-N和TP浓度都能达到GB 3838—2002Ⅲ类水质标准;当边界条件为枯水期水质时,临淮岗坝前的NH3-N浓度超标,超标率为28%,COD及TP均能达标。     

特高拱坝施工及初次蓄水期变形回归模型研究

针对特高拱坝施工及初次蓄水期间的变形特点,在传统模型基础上,增加了初次蓄水坝高因子、初蓄温度因子和初蓄渗流因子,建立了施工及初次蓄水作用下的大坝变形回归模型。通过对某高拱坝初次蓄水期间大坝回归分析可知,新模型拟合精度高,各测点相关系数均在0.99以上。水压分量、温度分量、坝高分量、初蓄及时效分量变化趋势以及在整个径向位移中所占比例符合实际规律,考虑了施工及初次蓄水期间坝体上升、外界温度影响、坝体自身温度变化、初次蓄水及渗流作用、时效等影响,反映了初蓄期间坝体的变形特性。总之,新的大坝变形回归模型能够较好地反映施工及初次蓄水期的各种影响因素,便于分析施工及初次蓄水期坝体的工作性态。     

蒲石河电站上水库面板堆石坝安全监测资料分析

介绍了蒲石河抽水蓄能电站上水库面板堆石坝安全监测设计布置,以施工期和初蓄期安全监测资料为基础,分析了大坝的变形、渗流、应力应变以及面板与坝体联合受力特性,对坝体施工质量和蓄水后的安全稳定进行了初步评价,提出了电站运行中需要关注的问题,以期为类似工程提供参考.     

Deformation early-warning index for heightened gravity dam during impoundment period

The mechanical parameters of materials in a dam body and dam foundation tend to change when dams are reinforced in aging processes. It is important to use an early-warning index to reflect the safety status of dams, particularly of heightened projects in the impoundment period.Herein, a new method for monitoring the safety status of heightened dams is proposed based on the deformation monitoring data of a dam structure, a statistical model, and finite-element numerical simulation. First, a fast optimization inversion method for estimation of dam mechanical parameters was developed, which used the water pressure component extracted from a statistical model, an improved inversion objective function, and a genetic optimization iterative algorithm. Then, a finite element model of a heightened concrete gravity dam was established, and the deformation behavior of the dam with rising water levels in the impoundment period was simulated. Subsequently, mechanical parameters of aged dam parts were calculated using the fast optimization inversion method with simulated deformation and the water pressure deformation component obtained by the statistical model under the same conditions of water pressure change. Finally, a new earlywarning index of dam deformation was constructed by means of the forward-simulated deformation and other components of the statistical model. The early-warning index is useful for forecasting dam deformation under different water levels, especially high water levels.     

三峡坝址来水变化及水利工程对其影响分析

气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化。结果表明:三峡坝址在年均、汛期、蓄水期来水减小趋势显著,消落期减小趋势不显著,三峡坝址来水变化趋势突变时间在1960年左右。溪洛渡和向家坝水库在枯水期向下游补水导致三峡坝址来水增加,造成溪洛渡、向家坝建库后三峡消落期来水比历史反向增大,说明巨型水库对长江上游及金沙江流域水资源时空分布影响较大。     

三峡蓄水对局地气候变化的影响

大型水体会对局部地区(局地)气候条件造成影响,三峡工程是当今世界规模最大的水利水电枢纽工程,为了分析三峡蓄水对当地气候变化的影响,以三峡库区10个站点为研究对象,利用气候倾向率、CVM检验等方法,系统分析了三峡库区66 a来气候变化特征以及蓄水对局地气候变化的影响。结果表明,三峡蓄水后局地温度下降,影响大坝附近299.83 km²的地区,影响距离最远距大坝12.65 km,大坝最近的秭归站温度在1997年发生突变,蓄水后20 a秭归站年平均温度较蓄水前20 a下降1.15 ℃;蓄水造成局地降水量增加,影响大坝附近2 914.88 km²的地区,影响距离最远距大坝109.15 km,大坝最近的秭归站降水在1997年突变,蓄水后20 a秭归站平均降水量较蓄水前上升245.90 mm;蓄水造成局地相对湿度增加,秭归、兴山站相对湿度分别在1997年、2003年突变,蓄水后20 a秭归站相对湿度较蓄水前20 a上升5.29%;蓄水造成局地日照时数下降,影响大坝附近2 045.66 km²的地区,影响距离距大坝最远41.06 km,距大坝最近的秭归站日照时数在2002年突变,蓄水后20 a秭归站日照时数较蓄水前20 a下降33.87 h。蓄水对气象要素影响的范围较小,对各要素共同造成影响的范围仅75.27 km²,各要素全部在蓄水期间发生突变的仅秭归一站。     

Analysis of the hydrological safety of dams combining two numerical tools:Iber and DualSPHysics

The upgrade of the hydrological safety of dams is a critical issue to avoid failures that can dramatically affect people and assets. This paper shows a numerical methodology to analyse the safety of the Belesar dam(NW, Spain) based on two different numerical codes. First, a mesh-based code named Iber, suited to deal with large 2-D domains, is used to simulate the impoundment. The initial conditions and the inlet provided to Iber correspond to the maximum water elevation and the maximum expected inflow to the impoundment defined in the technical specifications of the dam, which are associated to the more hazardous operation conditions of the dam. Iber provides information about the time needed for water to attain the crest of the dam when floodgates are closed. In addition, it also provides the velocity of discharge when gates are opened. Then, a mesh-free code named DualSPHysics, which is especially suited to deal with complex and violent 3-D flows, is used to reproduce the behaviour of one of the spillways of the dam starting from the results obtained with Iber, which are used as inlet conditions for DualSPHysics. The combined results of both model show that the left spillway can discharge the surplus of water associated to the maximum inflow to the reservoir if the gates of the spillways are opened before the overtopping of the dam was observed. In addition, water depth measured on the spillway is considerably lower than the lateral walls, preventing overtopping. Finally, velocities at different points of the spillway showed to be in good agreement with theoretical values.     

鱼背山面板堆石坝安全监测成果分析

文中着重介绍了鱼背山面板堆石坝在施工期和蓄水期的变形观测结果。变形监测资料分析表明 :坝体内不同部位垂直沉降和水平位移 ,主要受施工期大坝主体工程填筑和水库蓄水的影响 ,坝基孔隙水压力变化与库水位变化成正比。在大坝运行初期 ,及时地分析和判断出面板的两处裂缝 ,在水库放空检查时 ,裂缝所在的部位和开裂宽度与监测结果非常吻合。为及时制定补救措施提供了科学依据。     

平原水库截渗墙的应力变形三维有限元分析

根据某平原水库的蓄水过程和地质、结构特点,建立了包含截渗墙在内的水库大坝计算模型,采用三维有限元方法模拟了水库蓄水位不断变化时,坝基截渗墙的应力变形状态。通过计算得出截渗墙的应力变形规律:水库水位的升高造成了截渗墙墙体应力的增加,尤其是墙体中上部;在水库蓄水过程中,水荷载对截渗墙的变形起了主要作用,截渗墙上部的位移较大,这与荷载的分布图形有关;及随着水位的升高,截渗墙的水平位移逐渐增大,说明水荷载对截渗墙的变形起了主要作用,并且截渗墙上部的位移较大,这与荷载的分布图形有关等。     

恰甫其海粘土心墙坝施工期及蓄水初期监测资料分析

阐述了新疆恰甫其海水库粘土心墙坝在施工期和蓄水初期，粘土心墙和坝壳料的沉降变形规律及特征值，对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价。分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后的渗流变化情况，对粘土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价，并对心墙蓄水前后的土压力进行了定性分析。     

三峡水库175m方案成库运行后龙门浩河段水流特性变化分析

基于长江上游水文局实测地形、水文、泥沙资料,针对三峡大坝175 m方案蓄水后对变动回水区产生壅水影响,借助SMS平面水流二维数学模型,对成库前后龙门浩河段水流特性变化进行了研究分析。研究结果表明,成库后非汛期内,该河段呈库区特性,尾水抬高,流速、水面比降、水流功率大幅下降,汛期河段恢复天然河道,水流特性与成库前一致。取各时期平均流量下的水流特性代表各时期水力因子的平均值,通过成库前后各时期相同流量下龙门浩河段水流特性模拟对比,发现蓄水维持期水力因子的变幅最大、蓄水期次之、消落期最小、汛期则不发生变化。通过加权估算,成库后年内平均水流功率较成库前下降47.9%,同时由于水流功率的年内变化分布极不均匀,将导致河段输沙规律发生变化。