三峡水库香溪河库湾水华水动力调控初步研究

针对三峡水库蓄水运行后支流库湾春季水华频现问题,利用CE-QUAL-W2模型建立了香溪河-三峡库区整体立面二维水动力数学模型,对三峡水电站不同开机数量和春季不同水文条件下的香溪河库湾流速进行了数值模拟。计算结果表明:香溪河上游来流量较小时,滞留区表层流速小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s;而香溪河上游来流量增大到合适的值时,香溪河滞留区表层流速可大于0.05 m/s;仅利用三峡电站小幅度日调节对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可控制三峡水库香溪河库湾水华爆发。     

三峡水库支流库湾低流速条件下测流方法探讨及应用

三峡蓄水成库后,库区部分支流受长江干流回水顶托,形成了支流库湾,水体流态由典型的河流形态变为类湖泊形态,受上游来流和水库调度等因素综合影响,库湾水动力条件变得极其复杂.在野外长期现场观测的基础上,针对支流库湾水体复杂的水动力条件,提出了一种独特的流速监测方法.运用该方法在香溪河库湾测流,获得了较好的测流结果,能较好地表...     

基于Delft3D的三峡水库不同工况下香溪河水动力水质模拟

三峡大坝高水位运行对库区支流水环境的影响一直是备受关注的问题。以三峡库区支流香溪河上游河段为例,基于Delft3D模型,进行水动力水质模拟研究。首先,采用模型中的Flow模块对研究水域构建了水动力模型,对研究河段2013年汛期和蓄水期的水动力时空特征进行模拟;然后利用Waq模块构建了水质模型,模拟了NH+4在大量排放之后的流动分布规律。模拟结果表明:香溪河在汛期呈现"河相",流速较大;在蓄水期香溪河的"湖相"化趋势明显,流速低,形成涡旋;在蓄水期,由于三峡库区水位抬升,造成香溪河流速缓慢,其水动力特征对污染物分布中起了决定性的作用,使污染物表现出明显的回水污染特征,威胁香溪河水质安全。研究结果可为三峡库区支流的区域化管理提供决策参考。     

三峡水库调峰运行下的香溪河水动力二维数值模拟

为研究三峡水库调峰运行方式对库区支流香溪河水动力特性的影响,建立了非恒定流二维水动力模型.利用该模型计算了三峡水库在双峰调节运行方式下,香溪河的水位、流速、流量变化过程,分析了三峡水库调峰运行时导致的波动性对香溪河流场的影响程度.结果表明:水库调峰运行可以显著增强库区和支流的水位波动,促进水体交换.     

水库潮汐式调度对支流水动力影响研究——以三峡库区支流小江为例

三峡水库蓄水运行后,库区支流在春夏季时有水华暴发,对水质造成了一定影响。大量研究表明,通过水库调度改变库区支流水动力条件,抑制水华发生是可行的。采用Delft3D模型对三峡库区支流小江渠马-双江大桥段进行模拟研究,以探明潮汐式调度对库区支流水动力的影响,为抑制库区支流水华发生进行生态调度提供理论支撑。研究结果表明：三峡水库开展潮汐式调度对小江的水流具有扰动作用,整体趋势表现为水位抬升期回水区中、下游段流速值均有所减小,水位下降时流速值有所增加,基本与河口水位变化的步调保持一致;调度期水位变幅越大,流速的扰动越大;水位抬升期表现为流速减小幅度随调度水位变幅的增加而增加,水位下降期表现为流速增加幅度随调度水位变幅的增加而增加。     

应用一维水动力学模型预测三峡水库蓄水位

三峡水库是河道型水库,以常规的静库容方法推算库区水位变化误差较大,有必要应用水动力学模型进行计算。建立了基于一维非恒定流的水动力学模型,模拟库区河道水流演进过程,预测三峡坝前的水位、流量过程。选取2007年9月25日至10月3日的三峡水库蓄水资料进行计算,并与实测水位比较。结果表明,该模型具有较好的精度,能够为实际蓄水调度提供参考。     

长江三峡枢纽回水变动区河床演变的几个问题

长江三峡枢纽回水变动区有200余公里长,各个河段的水流及泥沙运动具有不同的性质,这些性质除与河段的位置有关外,还和河道中水流及泥沙的冲淤变化有关,本文从泥沙冲淤的特性上把回水变动区划分为和淤积平衡前阶段、冲淤平衡阶段及永久性淤积阶段相对应的区段,并指明各区段水位壅高的数值.这样的划分能较合理地反映出回水变动区中各河段的冲淤特征.此外,文中还讨论了回水变动区的卵石推移质运动的情况及河型变化的过程,并指出其对航运的影响.从而得出在选择三峡坝址的特征水位时,将重庆港区安排在回水变动区的上段是比较适宜的.     

三峡电站日调度驱动的支流振荡对支流水温垂向结构的影响

三峡电站日调度驱动的重力波对其支流动力过程造成显著影响,其中的高频水流波动会显著影响支流库湾的物质、能量等垂向扩散和输运过程,进而影响水华暴发等环境问题。基于三峡水库香溪河支流2021年蓄水期末的水动力及水温垂向结构监测数据,分析了三峡电站日调度驱动的支流库湾高频振荡对水温结构的影响。研究发现,三峡出库流量日波动驱动支流水位也呈日波动和高频波动特征,其中水位日波动振幅约0.3~0.5 m,高频水位波幅约0.04 m。库湾底层水温高频波动比中上层更加明显,与香溪河库湾水深从河口向上游逐渐变浅有关系。支流近底水温波动功率谱分析显示,香溪河湍流耗散速率(6.5×10^-7 W/kg)明显高出一般水库的近底耗散率,表明水库调度驱动的水体高频波动导致较强的湍流发育和耗散。     

香溪河库湾春季营养盐空间差异性成因分析

三峡蓄水后,香溪河库湾春季水体中营养盐分布呈明显的空间差异性,具体表现为总氮含量大致呈从上游到河口逐步升高的趋势,而总磷含量呈从上游到河口逐步降低趋势.为明确库湾水动力条件对库湾营养盐空间分布的影响,本文采用三维数学模型模拟了三峡蓄水后香溪河水动力场的分布,利用示踪方法分析了三峡蓄水初期香溪河库湾水动力场对春季营养盐时空分布的影响.结果表明,春季库湾近河口区域水体表现出明显的分层分向流动特征,长江干流水体与库湾水体间的交换作用显著,相应磷营养盐也随水流带出库湾,干流水体对香溪河库湾磷营养盐有明显的稀释作用,特殊的水动力条件是库湾营养盐空间分布差异性主要成因.研究可为三峡水库正常调度运行后香溪河库湾富营养化的控制和治理提供方法,也可为相似库湾营养盐的分布特征研究提供参考.     

复式断面河道“Y”型交汇河口水流水力特性

通过制作交汇角为90°的复式断面河道“Y”型交汇河口模型,利用三维声学多普勒流速仪(ADV)和测针获取流速及水位数据,对支流河口处的水流流态包括水面形态、水流流速和水流分区进行分析。结果表明复式断面河道交汇口处流场具有很强的紊动特性,其中分离区问题是航道整治和有关环境部门应重视的部位。     

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。     

三峡水库春季调度对香溪河水动力场的影响

为了研究香溪河库湾水体富营养化的问题,采用数值模拟的方法分析了香溪河库湾春季水动力场的特点,并按照持续抬高和降低三峡水库水位两种工况研究了香溪河水动力场的变化。结果表明:①春季香溪河库湾水体存在着明显的分层异向流动,主要表现为表层水体由长江干流流向库湾,长江干流与库湾支流水体的交换作用明显;②水位持续下降或者持续上升的调度方式会对香溪河水动力场产生一定的影响,不仅使水体流向发生改变的位置有所变化,而且明显改变了库湾中上游水体流速,主要是表层水体流速;③水位持续下降会对水体分层流动产生抑制作用,而水位持续上升会促进水体的分层流动。     

长江中下游水沙与河床冲淤变化特性研究

利用长江干、支流水文和河道地形实测资料,研究了三峡工程运用前后坝下游水沙输移特性与河湖泥沙冲淤的时空格局和变化特征。结果表明：① 三峡工程建成运行后,长江中游洪峰流量减小,中水时间延长,汛后退水时间缩短,干流输沙量大幅减少,泥沙来源发生新变化,荆江三口分流分沙量继续减少;② 长江中游干流河势总体稳定,但河床沿程纵向冲刷强度与三峡水库运用前相比明显增大,且冲刷强度和发展速度均大于原预测值;③ 荆江三口洪道由蓄水前的淤积转为冲刷;④ 洞庭湖淤积速度大为减缓,鄱阳湖受河道采砂等影响,总体由淤积转为冲刷;⑤ 长江中游河、湖泥沙冲淤格局发生调整,三峡水库蓄水前长江中游河、湖呈淤积状态,蓄水后则呈冲刷状态。      

汛末蓄水期香溪河库湾倒灌异重流现象及其对水华的影响

为研究三峡水库汛末蓄水过程中,干流对支流水体水流、水环境因子的影响特征及其作用机制,从2007年9月25日开始对三峡水库蓄水过程中香溪河库湾水流速度和水环境因子进行持续监测分析。结果表明,2007年秋季三峡水库汛末蓄水过程中,水库干流水体依次以底部异重流、中层异重流、表层异重流形式倒灌进入库湾,使得香溪河库湾水体在深度方向具有典型的分层流特征,异重流现象是由水库干流与库湾水体之间的温度差和浊度差造成的。2007年秋季香溪河库湾暴发了一定程度的水华,倒灌异重流使得库湾表层水流流速增大,并将库湾表层浮游藻类演进式输运出河口从而降低库湾藻类生物量是本次异重流影响秋季水华的重要机制。     

三峡水库汛末蓄水期香溪河库湾倒灌异重流现象及对水华的影响

为研究汛末蓄水过程中，三峡水库干流对支流水体水流、水环境因子影响特征及作用机制，从2007年9月25日开始对三峡水库蓄水过程中香溪河库湾水流速度和水环境因子进行持续监测分析。结果表明2007年秋季三峡水库汛末蓄水过程中，水库干流依次以底部异重流、中层异重流、表层异重流形式倒灌进入库湾，使得香溪河库湾水体在深度方向具有典型的分层流特征，异重流现象是由水库干流与库湾水体之间的温度差和浊度差造成的。2007年秋季香溪河库湾暴发了一定程度的水华，倒灌异重流使得库湾表层水流流速增大，并将库湾表层浮游藻类演进式输运出河口从而降低库湾藻类生物量是本次异重流影响秋季水华的重要机制。     

丹江口水库汉江回水变动区河床演变初步分析

本文在概述了(1)汉江回水变动区河谷地貌特点及对河道形态的影响,(2)典型的山区河流来水来沙特性,(3)在蓄水后水库调度及淤积分布等三个问题的基础上,分析了建库后汉江干流回水变动区纵横剖面变化,再造床过程中河道形态的演变、年内的冲淤变化及河床地貌等四个方面的问题。由此初步归结出河床演变的几个特点:1.坝前水位的调度是回水变动区河床演变的控制性因素;2.堆积过程是河床演变的主导;3.河床显著细化,泥沙沿程分选强烈;4.库区弯曲狭窄、纵泓剧烈起伏的地质地貌条件对河床变形的影响显著;5.河床变形对水流的影响强烈,同时出现一些新的流态,6.回水变动区每年都经历“汛期淤积、枯季消落冲刷和汛初充水冲刷”的“一淤二冲”的变形过程。最后,简要地讨论了三峡水库库尾泥沙淤积的几个问题。     

三峡工程蓄水前后长江中游水位流量变化分析

随着三峡水库蓄水运行,清水下泄导致坝下游河段受到不同程度的冲刷,使得江湖关系发生变化。对长江中游主要控制站三峡工程蓄水运用前后水文数据进行统计分析,结果表明：三峡工程蓄水运用后,清水下泄冲刷下游河道深槽部分,长江河段总体同流量下水位下降,其中以汉口以上河段水位下降明显,且对低水影响明显。三峡工程蓄水运用后,三口河道分流比继续减少,断流时枝城水位有升高趋势,分流河道逐渐萎缩,荆江过流量增大。     

三峡库区156 m蓄水水文泥沙变化分析

为掌握三峡水库2007年156 m蓄水过程中库区水文河道变化情况,通过观测与分析三峡库区蓄水过程的水沙变化,探讨蓄水过程水位、河道比降及水文泥沙运动的变化规律,为三峡库区175 m蓄水后的水面线对比分析、回水区的界定等研究打下基础,同时也为三峡库区175 m正常蓄水运用后,三峡水库库尾重庆变动回水区河段的水沙冲淤变化、河道走沙规律分析研究提供了条件。     

长江上游“10.7”洪水及寸滩站水位流量关系分析

2010年7月中下旬,长江上游出现三峡水库蓄水以来的最大洪水。根据三峡水库上游干支流主要水文站的水位流量资料,对库区的洪水过程进行了分析。受三峡水库蓄放水影响,库区的水位及水面线变化为非天然状态。在洪水期,当三峡水库坝前水位低于150.00 m时,与天然状态相比,寸滩站水位流量关系无明显变化;随着上游来水的增加,坝前水位不断上升,当三峡水库坝前水位超过156.00 m时,寸滩站水位流量关系则受洪水涨落和三峡水库回水顶托的综合影响。     

北江干流界滩河段水动力及泥沙特性分析

根据2009年6月、12月及2010年5月北江干流界滩河段3次水文观测资料,分析了中水、枯水和极枯水水文条件下的河道水动力及泥沙特性,结果表明:北江干流界滩河段水动力环境直接受濛里枢纽运行方式的影响,泄洪条件与蓄水发电务件库区河道水动力条件差异较大.目前界滩河段还处于濛里库区蓄水的调整期,虽水位已达到库区正常蓄水位,但...