三峡水库汛期中小洪水调度对支流水华的影响

为研究三峡水库汛期中小洪水调度对典型支流水华的影响,以香溪河为例,选取2010—2019年水库调度过程中各环境因子参数进行分析。结果表明：汛期香溪河库湾水温适宜,光照、营养盐含量充足,利于藻类水华暴发,而利用洪水调度来防范支流水华仍是目前最直接有效的方法。三峡水库进行洪水调度时,改变了香溪河库湾的水动力和水环境条件,混光比与水位波动正相关（P = 0.32*）,与叶绿素a浓度负相关（P = -0.239*）。三峡水库汛期调度过程发生频繁,调度持续时间较长,调度期间总体流量较大。三峡水库进行洪水调度时,香溪河库湾异重流倒灌潜入深度增加,倒灌形式转变为中下层倒灌,调度对支流水体扰动增大,使水体分层减弱,抑制水华暴发。本研究为有效利用汛期调度过程改善三峡水库支流水环境提供了新的认识,为进一步研究调度方法优化调度实践提供了支撑。     

三峡水库夏季不同支流倒灌特性及其影响分析

为研究三峡库区夏季不同支流库湾倒灌特性及其对水温分层和营养盐分布的作用特性,以及其对水华的影响,于2017年7月对三条不同支流库湾（香溪河、大宁河、小江）的流速、水温、营养盐和叶绿素a等进行了监测。结果表明：夏季三峡库区干流水体主要以中层倒灌潜入支流库湾,均主要为温差异重流,且倒灌潜入深度与厚度主要与支流库湾河口水温分布有关。受干流倒灌的补给作用,三条支流中下游营养盐普遍呈现出“中层>底层>表层”的垂向分布规律,由于上游有磷矿产业,香溪河TP分布情况较其他支流不同,呈现上游至下游逐渐减小的趋势。干、支流间不同的温度差使支流间倒灌异重流的强度存在差异,倒灌异重流将影响支流的水温分层结构,导致支流库湾存在不同水华优势藻种及强度,进而对支流水华产生不同的影响。     

汛期香溪河库湾倒灌异重流变化及其成因分析

针对干流对香溪河库湾长期存在的倒灌异重流现象,运用CE-QUAL-W2模型模拟2012—2014年香溪河分层异重流特性,结合汛期干流庙河站的水温及流量分析汛期香溪河分层异重流形式变化及其成因,并分析其水华风险。结果表明：2012—2014年汛期7月中旬到7月底或8月初均发现香溪河库湾倒灌形式由中上层倒灌转变为中下层倒灌,再恢复到中上层倒灌的演变现象。主要原因为干流流量增大改变了干流水温的变化趋势,导致干支流水体密度差发生变化,使支流库湾的倒灌形式发生演变;干流流量增大影响倒灌形式具有滞后性,干流水温降低或升高影响倒灌形式需要一定的持续时间;汛期香溪河倒灌形式的演变有利于降低香溪河库湾的水华风险。     

三峡水库库区香溪河河口泥沙淤积特性研究

三峡水库库区分布有大小66条支流,水库蓄水后大部分支流河口段淤积明显,常年回水区内部分支流口门形成类似拦门沙的淤积体,可能对水库库容及支流航运造成影响。本文以香溪河河口段为例,分析其泥沙淤积特性及成因。结果表明,2006—2011年香溪河河口段约6.6 km范围内淤积泥沙241万m3,2002—2015年河口段深泓平均抬高7 m以上,口门附近断面最大抬高约12 m,淤积幅度大于干流河段。香溪河河口段淤积的泥沙以干流倒灌为主,随着干支流来沙量减少,其河口泥沙淤积将趋缓。     

三峡水库坝下水温变化及其对鱼类产卵影响

三峡水库的运行改变了坝下河段天然水文情势,为研究三峡-葛洲坝梯级水库对中游河道水温的影响程度,应用滑动平均法、Kendall秩次相关检验和Spearman秩次相关检验分析宜昌站水温年际变化趋势,利用水库对河流水温影响的评价指标量化评价水库对宜昌站水温过程的影响程度。研究表明,由于葛洲坝水库调节库容较小,葛洲坝水库蓄水对宜昌站水温影响较小;三峡水库蓄水后,宜昌站水温波动效应明显增强,主要表现为明显的滞迟效应,均化程度呈逐年加深趋势;三峡水库蓄水改变了坝下河道原有的天然水温过程,水温的滞迟效应表明三峡水库运行导致的水温变化使中华鲟的繁殖时间推迟29天左右。此研究结果为面向生物保护的三峡水库生态调度提供科学支撑。     

糯扎渡水电站多层进水口下泄水温三维数值模拟

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水叠梁门方案。为较好地模拟进水口前库区复杂的地形边界,采用σ坐标系,建立了糯扎渡水电站进水口分层取水下泄水温的三维数值模型,数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。在已知库区水库水温分布的条件下,对不同的叠梁门运行方式,数值模拟了典型水平年十二个月份的下泄水温。进水口叠梁门方案分层取水对提高下泄水温有较为明显的作用,下泄水温提高的幅度,不仅取决于叠梁门的高度,还取决于水库水温垂向分布。     

戈兰滩水库垂向水温分布预测

针对戈兰滩水库水文分层特性，采用一维垂向水库水温数学模型进行该水库的水温分布一预测。该模型充分考虑了入流、出流、垂向扩散等影响因素。对平水年进行水温分布预测，预测结果较好的反映了戈兰滩水库的实际状况，也与水温分布类型判别结果相吻合，因此是合理的，可供对坝体进行应力分析时采用。     

溪洛渡水库水温时空特性研究

水温是水环境评价的重要因子,水库建设对库区水温及下泄水温的影响是工程环境评价的重要内容。以溪洛渡水库实测水温数据为基础,通过建立立面二维CE-QUAL-W2水温模型来分析水温特性,并采用基线偏离指标、相位偏移指标、极值变幅指标来评价下泄水温的变化。研究结果表明：实测垂向水温结构和已有研究成果存在一定差异,垂向水温分层存在季节性变化,3—10月垂向水温分层显著,表温层水温范围在15 ~ 23℃,厚度由50 m增加至100 m;温跃层中心海拔由520 m下移近90 m,厚度由20 m减小至10 m;滞温层水温基本维持在14 ~ 15℃,范围逐渐缩小。表温层受入流水温、入库流量影响更为显著,表层水体不存在明显温度梯度,汛期深孔泄水加速温跃层下移。溪洛渡蓄水后,下泄水温过程推迟达36天,最低水温升高近2℃,最高水温降低约1℃。溪洛渡工程建设对下泄水温的影响主要体现在升降温过程滞后（滞温效应）、最低水温升高和最高水温降低（均一化效应）。     

三峡-葛洲坝梯级水库水温影响研究

长江中游三峡-葛洲坝梯级水库蓄水,改变了河流天然水流情势,同时河流的天然水温情势也发生了变化.基于1959-2006年水库下游宜昌水文站实测水温资料,分析了葛洲坝水库和三峡水库蓄水前后宜昌站水温特征参数变化情况.定量分析了水库蓄水对下泄水温的影响程度,进而分析了水温变化对水生生物产卵繁殖的影响.分析结果表明,葛洲坝水库蓄水对下泄水温影响不大,而三峡水库蓄水后,水温在降温季节9～2月份高于三峡水库蓄水前表层水温,而在升温季节3～5月份则相反.三峡水库蓄水对河流水温有一定的调节性,其下泄水温相对于天然状况有一定的滞后性,下泄水温变化影响到下游中华鲟和四大家鱼产卵繁殖,使得产卵时间平均推迟10天左右.该研究将为三峡一葛洲坝梯级水库开展生态调度以减缓其不利影响提供决策.     

三峡水库汛期水位控制运用方案研究

研究三峡水库汛期水位控制运用方案,对于充分发挥三峡水库的综合效益具有重要意义.本文在分析三峡水库洪水季节性变化规律的基础上,综合多种分期方法的结果得出三峡水库汛期分期方案,并按照规范推求分期设计洪水.根据不同分期的来水情况分别拟定防洪调度规则,在确保防洪安全的前提下,利用分期设计洪水调洪演算确定汛前期和汛末期汛限水位,采用预报预泄方法确定主汛期水库水位控制运用方案.历史资料和随机生成的长径流系列调洪演算结果表明:所拟定的三峡水库汛期水位控制运用方案安全可靠、合理可行,可显著地提高三峡水库的兴利效益.     

生态调度下官厅水库热氧结构变化三维模拟

水温与溶解氧是表征水生生态系统健康与否的重要参数。为量化生态调度对官厅水库水温与溶解氧的影响,建立了官厅水库三维温、氧模型,通过现场实测数据对模型进行了校正与验证。结果表明,该模型可用于官厅水库温、氧模拟。结合官厅水库实际运行情况,设置不同生态调度情景,模拟结果表明：（1）官厅水库具有明显的热氧分层特征,调水将缩小表底温差,使分层时间延后,层结持续时间减少;而在生态流量下泄情景下,温跃层厚度与强度进一步减小,分别为0.5 ~ 1.7 m与1.25 ~ 3.58 ℃/m。同时考虑调水与生态下泄时,温跃层深度下降,但厚度变化不大而强度明显增加。（2）调水和生态下泄均会破坏水体的“氧跃层”,但对表层溶解氧影响不明显,变幅在-4.65% ~ 7.28%之间,而对底层有明显的增氧效果。（3）考虑生态下泄时,底层溶解氧浓度平均增加了1.85 ~ 8.52 mg/L,而同时考虑调水与生态下泄时,底层水体增氧效果更明显,增幅达2.71 ~ 12.83 mg/L,从而消除了底层水体的无氧环境,减少了低氧区域而使富氧期延长。为改善类似水体缺氧环境和理解湖库热氧分布提供一定参考。     

Bakun水电站叠梁高程对下泄水流溶解氧影响数值模拟

在库温分层条件下，Bakun水电站通过设置导水叠梁来获得表面取水效果，本研究采用数值模拟手段，模拟不同叠梁高程和不同水位时坝前库区流场分布和坝前溶解氧沿水深分布，然后计算出下泄水体中溶解氧的变化过程。为叠梁高程的选取提供技术支持。     

三峡水库万州段岸边环境容量的计算与分析

岸边水环境容量特指在岸边侧向排污的方式下,污染混合区不超过允许污染范围情况下岸边水域所能容纳的最大污染物量。本文提出了一种计算岸边水环境容量的方法,该方法以数值模拟为基础,绘制出污染混合区范围与排污负荷的变化曲线;并根据江段岸边水域的控制目标,确定出该江段的岸边环境容量。本文将该方法应用于三峡水库万州段岸边水环境容量的计算,计算结果表明,随着三峡水库水位上升,流速变缓,岸边污染混合区的范围普遍增加,排污口的最大允许负荷量随之减小,同时,江段的岸边环境容量也会相应减小,为保证三峡水库的水质,应进一步控制三峡水库的污染来源。     

三峡水库9月分旬控制蓄水初步研究

三峡水库提前蓄水是充分发挥三峡水库效益的重要课题,而提前蓄水必然会提高三峡大坝的防洪风险,有必要提出一个有效的调度方案解决。本文在分析三峡水库洪水的基础上,提出了9月分旬控制蓄水的方案,针对不同频率的洪水组合进行了调洪演算,得到了9月各旬相应的防洪限制水位,并对其发电效益进行了比较。所得结论可供三峡工程在实际运行中制定调度方案参考。     

多层孔型取水口下泄水温试验研究

水库水体温度具有明显的沿深度成层分布的特点,表层水温和底层水温相差很大,有时温差值可达20℃左右。多层孔型取水口是一种典型的水库灌溉取水装置,其目的是控制灌溉用水的温度以利于作物生长。目前,缺乏对多层孔型取水口下泄水温规律的研究。本文依据某水库水温资料,通过试验直接模拟水库水温分布,改变取水口淹没深度及下泄流量,探讨下泄水温与库内水温分布、淹没深度、下泄流量之间的关系。试验结果表明,下泄水温随取水口淹没深度增大而减小,随取水流量增大而增大,下泄水温还与库内水温分布有关。本文研究成果为多层孔型取水口的设计及运行管理提供理论依据。     

岸边排放污染物浓度场三维浑水水质模型研究

本文建立了考虑泥沙吸附和泥沙冲淤对污染物输移扩散影响的岸边排放污染物浓度场三维浑水水质模型，并模拟了三峡库区涪陵磷肥厂排污口附近的总磷浓度场。浑水水质模型的计算结果与传统清水水质模型的计算结果以及实际观测的结果之间都作了对比，结果发现在同一来流和排污条件下，两种模型计算得到的沿水深平均的污染物浓度场分布比较接近，而沿水深方向的污染物浓度分布有比较明显的差别。与实测结果的对比分析表明：浑水水质模型的计算结果比传统清水水质模型更接近实际，更准确的反映了污染物浓度沿水深方向的分布特征。