三峡水库支流库湾热收支——以朱衣河为例

为更好认识水库库湾热收支过程,本文利用实测水温、气象和美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)短波辐射等资料,分析了朱衣河库湾水温结构的时空变化、水面热通量和平流输运热量的年内变化,结果表明:(1)朱衣河库湾年内表层水温为12.0~31.6℃,底层为11.8~27.8℃;(2)受干-支流相互作用影响,支流表层水温沿程存在水温差,导致干-支流交汇处净热通量变化为-63.02~128.81 W/m~2,支流中部为-62.01~116.14 W/m~2,上游回水末端为-59.31~78.40 W/m~2;(3)支流水体的平流输运热量与水位变化具有很好相关性;(4)影响支流水体热含量变化的主导因素是平流输运热量。     

三峡水库香溪河库湾不同异重流下水温分层模式研究

三峡水库蓄水后支流库湾水体的水动力条件发生变化,水温在垂向上的分布也呈现出了不同模式。为了分析不同类型的倒灌异重流条件下水体的水温分布情况,对香溪河库湾不同断面的水温进行原位监测,并构建库湾水体的水温水动力数学模型(CE-QUAL-W2)。研究结果表明:水库正常运行的不同时期,香溪河库湾水体的主要水动力条件和水温分布结构均不同,在水库运行时的泄水期,库湾水体水动力主要为表层倒灌异重流,水温呈现传统的分布模式;在水库汛期低水位运行时,库湾水体水动力主要为中层倒灌异重流,水温呈“双混斜”式分布;在水库蓄水期,库湾水体水动力主要为底部倒灌异重流,水温呈“半U”型分布。研究成果可为揭示香溪河水流水温特性、营养盐迁移及水华预测预报提供相关的理论支持和技术支撑。     

三峡水库蓄水以来近坝区水温垂向结构分析

三峡水库是否存在低温下泄水流一直是国内外专家学者关注的热点问题之一。本文以三峡大坝上游距离最近的庙河断面作为典型断面,利用2004-2009年实测水温资料,分析三峡水库近坝区水域水温垂向结构,结果表明：三峡水库近坝区目前还没有形成温跃层;温差较大的区域（0-75 m）均位于电站取水口高程（110 m）以下;三峡水库不存在低温水流下泄问题。     

三峡库区支流中水体的垂向掺混对于藻类生长的影响

三峡水库蓄水之后库区支流水华问题给当地生态环境造成了较大影响,也引起了广泛的关注和重视,然而针对这一问题尚未取得很好的解释和解决方案。本文采用EFDC模型对于2008年坝前库区干支流的三维水动力和水质进行了数值模拟,并从水体垂向掺混的角度分析支流的水华现象。模拟结果成功再现了香溪河库湾中的温度分层和异重流现象,流场、温度场的计算值和实测值吻合较好。统计结果表明:长江干支流水动力特性的差异显著,干支流垂向紊动黏性系数、垂向紊动扩散系数沿垂线分布呈现出不同的形态,且长江干流的垂向掺混强度明显高于香溪河。同时,叶绿素浓度与垂向紊动扩散系数呈显著的负相关关系,随着水体垂向紊动扩散系数的增加,叶绿素浓度逐渐降低,这一规律的发现可为采用物理方法防治三峡库区支流水华打下基础。     

三峡水库动态汛限水位控制范围探讨

为了充分发挥三峡水库的防洪兴利效益,将当前单一汛限水位控制的运行方式改为动态汛限水位控制是必要的,也是可行的.在满足水库下游防洪标准和允许水库下泄安全流量要求的前提下,对主汛期和汛末期分别采用预泄方式和预蓄方式进行调洪演算,研究不同动态汛限水位控制范围的影响,得到了符合水库实际调度的动态汛限水位控制范围.结果表明,三峡水库实施动态汛限水位控制的运行方式,既可以避免抬高汛限水位引起的防洪风险,又能增加水库兴利效益.     

Density‐driven water circulation in a typical tributary of the Three Gorges Reservoir,China

A 2‐D hydrodynamic model was developed for modelling water circulation from 2008 to 2011 in a typical tributary of the Three Gorges Reservoir. The model is capable of describing flow behaviour and mixing mechanisms for different density current patterns and performs well in computing the velocity, the intrusion layer at the plunge point, and the travel distance of the density current. The effects of 10 flow patterns on thermal stratification, hydrodynamics, and algal bloom risk are discussed and classified in terms of algal growth. Patterns (6) and (10) can effectively prevent algal blooms; Patterns (7) and (8) are good for algal blooms. More frequent transformations of flow‐driven patterns, as observed in 2010–2011, could create more eddies and mixing and thus reduce bloom risk. Further studies are necessary and recommended for more accurate predictions, assessing the impact of water level fluctuations on transform flow patterns and water quality.     

三峡水库蓄水以来近坝区水温垂向结构分析

以三峡大坝上游距离最近的庙河断面作为典型断面,利用2004—2011年实测水温资料,分析三峡水库近坝区水域水温垂向结构。分析结果表明：庙河断面从2006年开始,在水库底部一定高度内,每年4—6月份水体水温在垂向上均会出现一定的温差,但该区域还没有形成稳定温跃层;温差较大的区域均出现在水深75m以下,该区域均位于电站取水口高程（110m）以下,其水温对三峡水库下泄水流水温没有影响;三峡水库不存在深层低温水下泄问题。     

三峡水库支流库湾营养源解析及水体富营养化调控对策研究

支流库湾水体富营养化是三峡水库带来的主要环境问题之一,三峡水库进入常态调度运行后,支流库湾水体富营养化问题日益突出.为厘清易发生水华的支流库湾水体富营养化的驱动力因素,本文以重庆市奉节县梅溪河为典型支流,采用三维水动力与水环境模拟技术解析了支流库湾水动力的驱动机制及营养盐来源及其组成.干-支流水温差导致的密度流是梅溪河...     

三峡库区草堂河库湾水动力特征

针对三峡库区蓄水后普遍存在的干流水体倒灌支流库湾的现象,为探究干支流水交换过程中的水动力特征,通过逐月(2012年9月至2013年7月)实地观测获取三峡库区中部典型支流草堂河库湾水动力参数及水体温度、浊度等数据,分析了水库运行各期干流与库湾的水交换情况及其对库区水环境的影响。结果表明:由于温度差异、干流惯性作用以及支流特殊地形等因素的影响,草堂河河口存在明显的双向水流结构,水库运行各期干支流交界面进出水体分布差异显著;特殊的河流走向使得全年多数月份草堂河与干流有效交换量高于其他典型支流;干流水体全年均能倒灌至库湾尾部,水库高水位运行期进出水体在河口呈上下分层结构且连续性较好,低水位运行期则以左右环流为主且连续性较差。     

三峡水库香溪河库湾水体富营养化演化监测分析

三峡水库蓄水后,香溪河平邑口水域成为库区支流水体富营养化演化和水华发生的典型水域。通过对该水域表层水体叶绿素a与各种环境因子持续1 a的高密度监测结果的分析表明,叶绿素a与TP、温度、溶解氧,pH值和浊度正相关性明显,与PO4-P/TP和透明度负相关性明显。虽然叶绿素a与TN的全年监测结果的相关性较差,但水华发生时,TN、TP和叶绿素a存在明显的正相关性,说明水华期间藻类增殖对氮磷有明显富集作用。     

三峡水库典型支流水华机理研究进展及防控措施浅议

支流水华问题已成为三峡水库生态环境目前较为主要的环境问题.通过收集、整理当前三峡水库水华研究成果,系统分析、总结了支流水华暴发机理及主要影响因子,提出了相应对策及措施.结果表明:支流分层异重的产生是三峡大坝建设对水文的最大改变,以此动力背景为基础的支流营养盐补给模式及水体特殊分层是支流水华暴发的重要影响因素.针对这一特点,只有持续开展三峡及上游流域污染综合治理工作,才能从根本上降低三峡水库营养盐、控制水华;而且,通过水库调度改变支流异重流特性来控制支流水华具有可行性.建议深入开展相关研究及示范.     

三峡水库水质演变趋势及保护对策

分析三峡库区干、支流水质现状及其在蓄水前、135m蓄水后和156m蓄水后3个阶段的演变趋势,研究水库蓄水对库区水质的影响。结果表明,库区干流现状水质总体较好且蓄水前后保持基本稳定;库区支流蓄水后水质有所下降,现状水质总体较差;部分支流的局部区段在蓄水后发生了水华。结合库区实际情况,针对性地提出了三峡水库的水质保护对策。     

库水位日降幅对白家包滑坡稳定性影响分析

以三峡库区白家包滑坡为研究对象,通过野外勘察和资料收集,对比分析GPS监测曲线、库水位变动曲线和降雨历时曲线,并利用Geo-Studio的SEEP模块和FLAC~(3D)分别对各种不同库水位日降幅条件下滑坡渗流场及应力应变进行了数值模拟。结果表明,滑坡的应力场、位移场、塑性区均随库水位日降幅增大而变化,其变形量及塑性区范围均随库水位日降幅的增大而增大。综合分析认为,目前白家包滑坡处于欠稳定-不稳定状态,在增大库水位日降幅条件下滑坡稳定性将会进一步降低而导致失稳。研究成果可为三峡水库调度确定库水位日降幅标准及滑坡防治提供参考依据。     

三峡提前蓄水后宜昌流量变化分析

在对三峡水库提前蓄水后水库的蓄满状况分析的基础上,对提前蓄水后宜昌流量情况进行了较深入地研究。结果表明,提前蓄水使得水库蓄满率大为提高,宜昌枯期平均下泄流量增加,小于最小通航流量5 300 m3/s的天数减少,有利于下游航运条件的改善。     

三峡库区水环境问题及保护对策

采用单因子指数法对三峡库区进行地表水水质评价,结果表明:三峡库区(长江、嘉陵江、乌江)水质总体保持Ⅱ~Ⅲ类标准,无明显恶化趋势;但次级河流污染严重,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质的断面数仅占48%,水质较差。对研究区水环境存在的主要问题及形成原因作了剖析,指出工业污水、固体废物、水土流失、生活垃圾、农业非点源污染是造成近年来水环境污染加重的主要原因,市政水处理设施严重滞后也是造成库区水环境质量改善缓慢的主要原因。提出了三峡库区可持续水环境保护的对策。     

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。     

三峡水库一维水动力数值模拟及可视化研究

运用Preissmann四点隐式格式对一维圣维南方程组进行求解,建立长江三峡水库一维水动力数学模型,并从水位、流量、流速等方面分析库区水流运动规律。采用VB编程实现了图形界面与Fortran计算程序的数据交互,通过混合编程技术生成动态链接库将两者连接起来,成功实现了一维水动力数值模拟和动态显示的一体化,研究成果的应用对于三峡水库的运行调度具有参考与支持作用。     

三峡库区某库岸滑坡地震动力响应机制分析

以三峡库区某库岸滑坡为模型,进行地震作用下的动态响应分析。综合运用Geo-Studio中Quake、Seep、Slope模块,分析库岸滑坡地震作用下的动态响应。结果表明:(1)滑坡在地震作用下,出现一个类似于"鞭梢效应"的现象,上部表层振幅大于下部,且上下部存在变形不同步,整体呈现出"S"型变形迹象;(2)滑坡整体呈现出不同程度的加速度放大作用,且放大的程度和坡体地形起伏及整体坡度有关;(3)库岸前缘首先发生液化现象,随着地震的持续,液化区沿着滑面向上蔓延,而中部表层极难发生液化,最后后缘也呈现出局部液化或者微弱液化的趋势;(4)考虑超孔隙水压力、地震惯性力及强度折减后的滑坡稳定系数远小于1,滑面处平均加速度大于某一临界值时会发生不可逆塑性变形。研究所得结果为水库滑坡治理提供参考。     

三峡库区黑石板滑坡涌浪分析

自三峡工程建设以来,库区范围内发生多起滑坡涌浪,为了正确预防和制定涌浪减灾方案,需要预测滑坡涌浪所波及的范围、涌浪的高度、传播的速度、以及波浪爬高。为此,结合三峡库区秭归县水田坝乡黑石板滑坡实例,采用基于水波动力理论FAST模拟软件进行涌浪计算分析及预测。结果显示:175 m水位下,滑坡体滑移入江速度约5.56 m/s,最大涌浪高度为37.2 m,对岸最大爬高为36 m;涌浪主要危害区为吒溪河内,传播至长江及其他支流后涌浪高度最大不超过0.6 m;在滑坡河段2 km范围内泓深线附近涌浪从约12 m下降至3 m,该急剧衰减区是滑坡涌浪急剧作用区,对应位置为水田坝乡。研究表明,涌浪传播、衰减、浪高、爬高与水域深浅、沟谷微地形密切相关,因此根据海啸预警划分方法和涌浪计算结果,得到黑石板滑坡涌浪预警分区;尤其是通过淹没线与遥感影像叠加,得到了水田坝乡受直接威胁的建筑分布。