大渡河过饱和溶解气体原型观测研究

高坝泄洪会导致水中的总溶解气体(total dissolved gas,TDG)过饱和,其不利影响会持续较长范围,可能导致下游鱼类患气泡病甚至死亡.随着大量高坝的建成运行,这一生态环境问题更受关注.基于对大渡河水电站A的3年过饱和TDG原型观测数据,分析过饱和TDG生成释放的影响因素及其作用规律,并开展泄水方式优化的分...     

结合粒径分布测量的悬移质泥沙沉降速度试验探究

泥沙沉降速度的确定对于水体中泥沙输运与时空分布规律的研究至关重要。笔者理论分析了均匀泥沙颗粒在水中沉降初期的非匀速沉降过程。在现有泥沙沉降试验的基础上,开展了泥沙颗粒级配测量的工作,提出了一种可将泥沙沉速与粒径建立起对应关系的改进试验方法,该方法考虑了不同组分泥沙共存条件下作用对沉速的影响,将0.01～0.06 mm粒径尺度的悬移质泥沙在水中的沉速与粒径建立起较好的指数型函数(ω=0.0105e^0.1031D)关系,相比理论计算值和传统试验方法更加精确。笔者的研究成果对于天然河流中拆坝后河道演变、泥沙沉降过程等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义。     

曝气促进溶解氧过饱和水体恢复的试验研究

天然水体由于高坝泄水、气温骤升、光合作用过强等可能出现溶解气体(溶解氧和总溶解气体)过饱和,致使鱼类患气泡病甚至死亡。为探讨溶解气体过饱和水体的高效恢复技术,本文设计开展了不同曝气量、曝气深度、曝气孔径条件下的曝气试验,结果表明曝气对过饱和溶解氧释放的促进效果显著,在曝气量为3.0 m3·h-1情况下,释放系数为0.4844 min-1,约为未曝气工况释放系数0.00016 min-1的3000倍。过饱和溶解氧释放速率随曝气量的增加、曝气深度的降低、曝气孔径的减小而增加,并在此基础上建立了特定孔径下,过饱和溶解氧释放系数与曝气量和曝气深度的定量关系式。该研究为探讨利用曝气加快过饱和DO释放提供了科学依据,并为过饱和溶解气体影响的减缓措施研究提供了新思路。     

原型观测法在确定九龙滩水库污染物降解系数中的应用

为了确定水体的降解能力,进行九龙滩电站库区枯水期水质原型观测,结合水质采样和室内试验计算得到库区特定断面的BOD5、COD Cr、NH3-N等水质因子的浓度分布,并采用3种断面特征浓度值计算各水质因子的沿程降解系数。计算结果表明:按断面中垂线水面浓度值和断面浓度均值计算的平均降解系数比较接近,而按水面浓度均值计算的结果偏差较大;当采用原型观测法确定类似沿程无支流及排污口汇入的低坝径流式电站库区水体的降解系数且观测断面较多时,为提高工作效率,在先行验证的基础上,可以仅采集断面中垂线水面处的水样进行分析与计算。     

高坝下游过饱和TDG释放过程研究

随着越来越多高坝工程的建成运行,伴随高坝泄水出现的溶解气体过饱和问题及其对鱼类的影响问题愈益突出.本文结合我国已建高坝泄水,开展了高坝下游总溶解气体(TDG)过饱和释放过程原型观测研究,表明高坝下游过饱和TDG的释放过程与水体紊动强度、水深、压强等有直接关系.利用原观结果对已有释放模型进行了验证和参数率定,修正了其中释放系数的估算公式,并采用此模型预测得到了金沙江某电站下游河段TDG沿程释放规律.结果表明在大江大河上,由于水深大,过饱和TDG释放相当缓慢,因此对鱼类的影响较小型河流大.     

高坝过鱼设施集诱鱼进口水力学条件数值模拟与模型试验研究

集诱鱼设施是高坝过鱼设施的关键组成部分,其进口位置的水力学条件决定了过鱼设施的过鱼效率。为了寻找河道中满足集诱鱼设施进口水力学条件的区域,本文以某高坝工程为例,根据相关调查结果,确定了7种过鱼对象,提出了集诱鱼进口所需要满足的2种水力学条件,即流速范围为0.41～1.00 m/s,紊动能范围为0～0.04 m~2/s~2。采用标准k-ε紊流模型和VOF方法追踪自由液面,对过鱼季节不同机组运行条件下尾水下游1 km河道范围进行了3维紊流数值模拟,来研究河道中紊动能和流速的空间分布,并通过比尺为1:50的物理模型试验验证了数值模拟的合理性。结果表明,不同机组运行条件下主流靠左岸一侧均存在上溯通道,河道左岸紊动能均小于0.04 m~2/s~2;从流速分布来看,满足流速条件的区域面积分别为35 732、22 659、12 201 m~2;在河道左岸存在面积为1 354 m2的区域在不同机组运行条件下能够同时满足紊动能和流速2种水力学条件,该区域能产生良好的集诱鱼水流,集诱鱼效果较好,即集诱鱼进口适宜布置该区域内。     

水坝泄水气体过饱和对鱼类影响及减缓技术研究综述

水坝泄水总溶解气体（TDG）过饱和可导致鱼类患气泡病甚至死亡,给水生态系统健康带来严重危害。近年来随着中国越来越多的高坝工程投入运行,水坝泄水气体过饱和对鱼类影响逐渐成为制约高坝泄水安全运行的重要生态风险。本文需要通过对国内外研究文献的梳理分析,结合研究团队近年来在该领域的研究成果,从鱼类耐受性响应、过饱和TDG规律、减缓技术以及发展动态等几个方面对水坝泄水气体过饱和对鱼类影响及减缓技术研究开展了回顾分析。首先面向我国长江上游特有鱼类保护需求,分析了溶解气体过饱和危害以及不同特征鱼类对溶解气体过饱和的躲避能力和耐受规律。在此基础上,从过饱和TDG生成和释放角度,揭示了水坝泄水溶解气体过饱和规律及其模拟预测方法,从工程措施、调度措施和生态功能利用措施三方面阐述了过饱和气体减缓技术及其工程应用现状。基于我国高坝工程泄水生态安全需求,开展了国内外发展动态分析,指出进一步深入揭示高坝泄水气体过饱和机制、完善和发展高坝泄水过饱和气体预测方法和技术、加强和深化过饱和TDG减缓技术的工程可行性研究、实施基于减缓过饱和TDG影响的流域梯级多目标优化调度、推进我国关于鱼类对过饱和TDG耐受标准的建立是当前面临的关键问题与技术挑战。本文成果旨在为水坝泄水气体过饱和问题的解决以及高坝运行生态安全保障研究提供思路借鉴和科学依据。     

鱼道内过饱和总溶解气体释放规律的试验研究

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广泛关注。TDG过饱和水流在库区内的释放速度十分缓慢,上游梯级泄水的不利影响通常会持续到下一梯级坝前。鱼道是恢复河流连通性的重要手段,也是鱼类可能集中分布的区域,TDG过饱和的库区水体作为补给来源可能对通过鱼道的鱼类造成不利影响。本文以自主设计的鱼道型式作为试验水槽,设计开展了不同流量条件下的过饱和TDG输移释放过程试验研究,并根据试验条件开展数值模拟计算,反算得到各条件下的释放系数。结果表明水深是影响过饱和TDG释放的重要因素,过饱和TDG的释放系数随着水深的增大而减小,释放系数与流速、紊动动能、紊动动能耗散率间单因子关系不显著。另外,鱼道复杂的挡板结构使水流流程增长,增加了过饱和TDG释放时间,与无挡板的顺直水槽相比,鱼道内过饱和TDG的释放速度显著提高。该研究为探讨过饱和TDG对过鱼通道内鱼类的不利影响的预测提供参考,同时复杂结构促进过饱和TDG释放的成果也为减缓TDG过饱和不利影响的措施研究提供新思路和参考。     

Experimental and field study on dissipation coefficient of supersaturated total dissolved gas

The elevated supersaturation of total dissolved gas （TDG） downstream of a high-dam spill has deleterious effects on fish in a large range. A one-dimensional （l-D） longitudinal model is optimal for the prediction of supersaturated TDG dissipation over a long distance. The key issue of the model is to determine the dissipation coefficient accurately. In agreement with field observations and experiment data, dimensional analysis and regression were performed to propose a formula for estimating the dissipation coefficient of supersaturated TDG in various rivers and reservoirs, and it involves the effects of the turbulence intensity, the hydro-pressure and the solid-liquid interface. The friction velocity, water depth, hydraulic radius and Froude number are independent variables in the formula which are easy to determine in practical applications. The 1-D longitudinal model is implemented to calculate the dissipation of TDG in a reach of the Jinsha River. Good agreement is found between the calculated results and field data for both the dissipation coefficient and the dissipation process.     

重力坝结构模型试验研究

某水电站枢纽非溢流重力坝坝段的结构模型试验，主要研究了水工建筑物——重力坝在正常工作状态下的结构性态，即在设计荷裁作用下的应力和变形状态。并在此基础上进行了大坝的超载破坏试验，分析研究了重力坝坝段的极限承载力和安全度，以及在超载过程中的变形破坏机理，为重力坝的设计和安全运行提供了参考依据。