基于MIKE3的金盆水库三维水温结构模拟研究

根据西安市金盆水库水文水力特征,充分考虑水库入流、出流、水气界面热交换、热扩散、热对流等影响因素,运用MIKE3软件建立了三维水温模型对金盆水库水温结构进行模拟,并基于2010年实测水温数据对模型参数进行了率定,运用2011年实测水温数据对模型进行验证,运用率定后的模型预测上游不同入库水水温及汛期泄洪洞中孔位置的改变对水温结构的影响,计算结果表明,上游入库水温度增加或减小会导致均温层水温相应的增加或减小;泄洪洞中孔位置上移将引起温跃层厚度减小,温度梯度也相应增大,泄洪洞中孔位置下移则会导致温跃层厚度增大,温度梯度减小。该模型能准确预测出金盆水库水温全年变化过程,具有较高的有效性和实用性,可为水源水库调度运行提供科学依据。     

大型深水库分层取水水温模型试验研究

本文采用水温物理模型,对锦屏一级水电站分层取水进行了模拟。从浮力相似准则出发,导出垂向温差换算关系,用以模拟库区水温分层流动。通过对上游来流分层加热,获得稳定的流速与水温边界,定量研究不同的运行工况下进水口下泄水温变化。研究结果表明,进水口取水运行将影响附近水温与流速场,在引水流量674m3/s情况下,影响范围可远达上游600m;在下泄水温偏低的3月～5月,进水口启用两层半叠梁门可使取水水温上升0.9℃～2.4℃,接近天然水温,以有利于下游生境恢复。     

河流型深水库出流日调节诱导下的内波特征

溪洛渡水库是典型的河流型深水库，在库区水温分层的情况下，出流日调节引起温跃层内波。通过布设温度链对库区水温进行长期监测，同时建立了库区立面二维数值模型对内波进行模拟，并对库区的内波现象、形成机理和传播速度等特性进行研究。结果表明，变温层取水及出流流量波动导致取水区段变温层的厚度变化，进而形成了周期为24小时的内波；内波向上游传递，振幅在传播中衰减，模拟的波速与K-H内波理论的计算值基本吻合；出流日调节型内波对于深水层下降的速率没有显著影响。由于目前对河流型深水库内波现象的研究较少，文章有助于加深对于水库内波现象的理解，并为水库内波相关的工程应用提供分析工具和理论依据。     

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。     

汛期水位波动对香溪河库湾热分层特性及水质的影响

本文以三峡水库典型支流——香溪河为研究对象,研究汛期水位波动对热分层特性及其对水质的影响。于2019年6月5日—8月30日对香溪河中游进行定点气象、垂向水温及水质监测,并同步获取香溪河上游及干流水文数据。结果表明：香溪河热分层时期日循环特征显著,垂向水温差异明显,混合层深度在0 ~ 19.37 m之间变化,水位与混合层深度呈显著负相关关系（P = -0.468**）。底层水温增长缓慢,且受上游低温来流影响显著。垂向对流作用及异重流侵入改变水层掺混强度,水体不存在稳定的温跃层,溶解氧饱和度在69% ~ 175%之间,垂向溶解氧差异明显,且与垂向叶绿素a浓度显著相关,表明浮游植物是影响溶解氧垂向差异的原因;水位波动过程对混合层深度的影响关键取决于是否改变倒灌异重流潜入方式,中上层倒灌有利于表层水温分层加剧,进而有利于水华爆发;利用水位波动（水库调度）抑制支流水华取决于水位波动过程是否能改变库湾水环流模式并有效增大混合层深度。本研究为有效利用水位波动（水库调度）改善三峡水库支流水质提供了新的认识。     

西北寒旱区高坝水库的水温与冰情研究

为探究西部寒旱地区水库修建对水温、冰情的影响,采用垂向一维水温冰情模型及纵向一维水温模型,对黑河黄藏寺水库库区和坝下游河道水温、冰情进行了预测,并与建库前进行了对比和分析。研究结果表明:黄藏寺水库水温结构为分层型,冬季坝前水温呈逆温分布,水库的修建对库区及坝下河段冰情程度有一定的弱化,初冰时间较建库前推迟约1个月,冰情持续时间减少约20天,最大冰厚由建库前的0.76 m减小至0.49 m,坝下一定范围内不再有冰情出现;水库泄水出现了一定的春夏季低温水及秋冬季高温水现象,沿程水温在各时段均出现了不同程度的恢复效应。     

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。     

严寒地区库水温计算经验公式对比及修正

本文选取严寒地区3座典型水库作为研究对象,分别采用朱伯芳法和统计分析法计算水库坝前水温,并与实测数据进行对比。结果表明:在冬季,统计分析法计算结果优于朱伯芳法;夏季两种经验公式计算结果与实测值均比较接近;秋冬季节,两种经验公式均不能模拟由不稳定分层引起的掺混现象。整体而言,统计分析法优于朱伯芳法,但仍需进一步修正。在分析统计分析法计算偏差原因的基础上,本文提出了基于统计分析法的水体垂向掺混修正计算的方法和具体步骤,修正结果与实测值吻合良好。经修正,统计分析法更适用于严寒地区水库坝前水温计算。研究成果对混凝土坝温控设计及运行管理具有重要参考价值。     

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。     

温排水水槽试验与平面二维、准三维及三维数值模拟的比较

平面二维(简称"二维")、分层三维(简称"准三维")和三维模型是温排水数值模拟中的重要工具,但三种模型在温排水研究中的关键参数和模拟效果还缺乏系统研究。本文以人工气象试验厅内开展的温排水水槽试验为研究对象,分别采用常用二维、准三维和真三维模型进行了数值模拟,并与水槽试验结果进行对比。研究表明:三种模型的关键敏感参数为网格精度、广义黏滞系数和广义热扩散系数。二维和三维远区模拟效果相近;浮射流近区流场和温度场的卷吸掺混三维特性明显,三种模型模拟效果存在差异:准三维模型与三维模型相比,射流动量模拟不足,水温垂向梯度偏小,回流区位置和尺寸捕捉精度略低,在温升面积、形态等方面的模拟效果差于三维模型。     

基于WRF模型的藏木水库局地气候影响分析

水库对局地气候的影响是水电建设项目中环境影响评价的重要方面。本文基于天气研究与预报（WRF）模型开展了区域陆面-大气耦合模拟,分析了雅鲁藏布江首座大型水电站藏木水库对周边区域地表与大气之间的水热交换及天气过程的影响。根据模拟结果,藏木水库蓄水后坝址附近降水量在冬、春、秋三季变化并不显著,夏季在低海拔河谷区域降水量有所增加。库区空气比湿增加,其中春季增幅最大;水库对东北侧下风区和上游河谷区的比湿有较为显著的影响。库区上方气温升高,冬季增温幅度最大,增幅在2 ~ 3℃;夏季增幅最小,在0.4℃左右;库周边秋冬季气温升高,夏季略有降低。研究结果可为高原水库建设的环境影响评价提供参考。     

溪洛渡高拱坝蓄水期谷幅变形特性与影响因素分析

水库蓄水诱发的库岸变形现象对坝工结构的工作性态和工程整体的安全状态都有直接影响,及时掌握水库蓄水期间库岸岩体及坝工结构的真实变形状态,对于工程安全具有重要意义。针对我国溪洛渡高拱坝首次蓄水期间出现的显著的河谷谷幅收缩问题,收集整理了库区岩体及坝工结构的变形监测资料,通过统一坝体外观监测系统和内部垂线监测系统的基准点,获得了拱坝坝体及坝基岩体的真实变形状态,总结了坝体与库岸岩体变形的时空分布规律,认为坝体变形已受到坝址岩体变形的影响。在此基础上,本文通过建立逐步回归模型,分析了河谷谷幅发展过程与库水位、气温及其他作用因子的相关性,结果显示谷幅收缩过程主要由其他作用分量主导,而与库水位及气温的相关性较小。鉴于当前河谷谷幅收缩的趋势仍未完全收敛,对于谷幅收缩现象亟需进行机理研究以预测其未来发展趋势。     

基于生命周期的溪洛渡水电站水足迹评估

水足迹作为体现水资源消耗的指标,其在水电行业的应用有助于更准确地评估水电项目的环境成本。研究从生命周期（全周期）的角度出发完善水足迹计算方法,将建设期和运行期均考虑在内,对溪洛渡水电站的总水足迹和净水足迹分别进行了计算,得到溪洛渡水电站总水足迹为0.56 m3/GJ,净水足迹为0.02 m3/GJ。分析得到砂石骨料加工用水在溪洛渡水电站建设期水足迹中贡献率最大,在净水足迹中贡献率最大的为运行耗水增量,而在总水足迹中贡献率最大的为运行期耗水;同时分析了生命周期跨度的改变对总水足迹和净水足迹组成的影响。研究还将溪洛渡水电站的水足迹与国内外水电站和其他产能业进行了对比,展现了以其为代表的我国金沙江水电基地对水资源利用的优势性。     

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...     

三峡水库首次蓄水对泥沙输移特性的影响

以2003年三峡库区及坝下游水文站水沙整编资料为基础,分析了水库上游来水来沙情况,并与2002年比较,讨论了不同阶段水库悬移质泥沙输移的不同特征。结果表明,在水库135m蓄水以前,库区河道微冲;蓄水期间排沙比最小,仅10%左右;两次蓄水过程后排沙比约15%左右;全年排沙比约30～40%,其中约85%左右的泥沙输移是在两次洪水过程中完成的,两次洪水过程排沙比近50%。来水来沙量大时,泥沙主要淤积在万县—大坝区间,来水来沙量小时,主要淤积在清溪场—万县区间。水库的输沙特性主要受库尾地形、水面比降、流量、含沙量等因素的影响。     

高混凝土坝蓄水河谷−库坝变形规律

本文基于二滩、龙羊峡、李家峡、小湾、锦屏一级、大岗山、溪洛渡、三峡、胡佛（美国）、江垭和铜街子等11座高混凝土坝工程的现场监测数据,研究上下游河谷与库坝受水库蓄水运行引起的变形响应规律。通过综合分析库坝的基本参数、工程水文地质条件以及蓄水后河谷–库坝时空变形的内在关联,重点讨论了库盆沉降与下游河谷竖向变形、谷幅变形以及坝体结构变形的一般性规律。本文研究结果可为相关高坝工程的设计分析与安全监测提供重要参考。     

水库水温计算方法探讨

本文介绍了多种水库水温计算方法,并将各方法用于溪洛渡水电站水库的水温计算,将计算成果绘制成图。通过对各方法计算成果的分析,选出适合于溪洛渡的最佳计算方法,同时对各方法的功能、参数、优点、缺点及适用性等方面进行评价     

白鹤滩拱坝初期蓄水库岸变形机理研究北大核心CSCD

高拱坝蓄水期间均监测到一定程度的库岸变形,且变形量值和变形规律不一,这对超静定结构的高拱坝的工作性态和长期安全造成一定程度的影响。本文对白鹤滩拱坝的谷幅变形、坡体内部变形和库盘变形进行统计分析,研究了白鹤滩工程库岸变形的时空分布规律。通过建立谷幅变形的多元逐步回归模型,分离出水位分量、温度分量和时效分量。建立了有限元数值模型,基于裂隙岩体有效应力原理,利用弹塑性有限元方法,计算了白鹤滩拱坝初期蓄水到800 m高程时产生的谷幅变形。监测资料分析表明:大部分测线基本表现为收缩变形,且都与水位的上升具有一定的相关性;从顺河向方向来看,上游侧的谷幅变形值大于下游侧;从断面不同高程上的测线来看,谷幅收缩变形呈现自高而低依次减小的分布规律;坡体内部处于拉伸状态;库盘变形以下沉为主。多元回归分析和数值计算结果表明:谷幅变形监测值与800 m水位下有效应力计算值在上游侧的测线量值较为接近,两者在空间上也具有相同的分布规律,可以认为有效应力改变是初期蓄水库岸变形的主要影响因素。     

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。