三峡库区175 m试验性蓄水期间水温变化分析

为了分析三峡水库蓄水以后,库区水体的水温变化情况,2008年10月至2009年6月在三峡库区5个典型断面进行了水温观测。根据观测资料,较为系统地分析了三峡库区水温沿程和垂向变化情况,水体水温分层现象及其影响因素。研究表明：三峡水库蓄水后,库区水体的水温变化无论在时间上还是幅度上均存在迟滞现象,巴东断面到大坝70 km范围内的近坝段水体呈现出一定的水温分层现象。三峡水库库区水体垂向水温差异主要与库区河道水力条件、水体水流条件、流域气候条件及水库调度运行等因素密切相关。     

三峡水库水温变化特性及影响分析

三峡水库为年调节大型水库,蓄水后改变了原有天然河道形态,同时也改变了河道径流的年内分配,引起河道水温发生了一定的变化。基于2014年4~5月监测断面垂向水温数据和库区多年水文站网水温实测数据,分析了蓄水后库区及坝下宜昌河道水温变化的特点及影响因素,进而研究了水温变化对下游水生生态的影响。实测结果表明:三峡水库坝前水温分层现象不稳定,水库下泄水流在低温水层以上,水库蓄水对下游宜昌河道水温有一定增温效应和时空上滞后迟变现象,使四大家鱼和中华鲟产卵繁殖时间出现推迟。研究结果可为今后开展生态补偿调度提供一定参考。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库水温分布特性

梯级水库蓄水运行后,改变了河流的天然水流情势和水体的年内热量分配,水库内的水温分布特性随之变化。为了解溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库蓄水运行后河道水温分布特征,对梯级水库沿程19个断面水温进行了观测,并根据观测资料系统地分析了梯级水库进出库水温和沿程水温分布,以及垂向温度分布变化情况。研究结果表明:溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库的下泄水温在降温季节略有增加,在升温季节略有下降,形成了"高温不高,低温不低"的平坦化现象;溪洛渡和向家坝水库坝前区域在垂向上均出现明显的温度分层,而三峡水库近坝区的温度分层现象在梯级水库运行后明显减弱,近几年表层和底层水温相差最大值仅为2.5℃。研究结果可为梯级水库联合调度、水生态研究、水库水温数学模型验证等提供参考。     

气候变暖趋势下龙羊峡水库水温结构模拟研究

在气候变暖与高海拔水库建设运行的共同作用下,区域性气候环境对河道水温的年内变化作用明显。以黄河上游多年调节水库龙羊峡水库为研究对象,在入库水温与气温相关性分析的基础上,采取原型观测方法研究坝前水温变化与天然河道水温和气温变化的相关性,通过建立三维水温模型对库区水温结构的季节性变化进行模拟。结果表明:坝前水温的年内变化滞后于气温的,龙羊峡水库的兴建改变了库区水体的热量分配,6—9月水库表层水体吸收了大量热量,和底层水体之间存在较大的温度梯度并形成温度分层,10月至次年3月上下层水体水温近乎等温状态;龙羊峡水库地处高寒地区,在蓄水期形成水温分层时,除在气温最高的月份形成较大斜温层梯度外,没有形成明显温跃层。     

汾河二库坝前垂向表层水温变化规律研究

为探究水库垂向表层水温在年、季、日内的变化特征,给库区水体理化性质分析及养殖业发展提供重要参考,以汾河二库为研究对象,于2016年9月至2017年8月在汾河二库使用10 m长的柔性温度链进行自动化表层水温原型监测,分析了表层水温变化特性。结果表明:汾河二库垂向表层水温分布呈现出明显的季节性变化规律,符合分层型水库表温层特征;秋冬季表层水体水温均匀分布,春夏季水面下1~2 m层存在水温突然升高的现象;通过建立回归模型得知,气温与库面水温之间存在良好的线性相关关系;全年整体库面水温最大值出现时间与气温最大值出现时间一致;不同季节气温对表层水温的影响深度不同,气温升高,水温日变幅值越大,影响深度越大。     

库区垂向分层水温在线监测技术研究与应用

大型水库建成蓄水后一般会产生垂向水温分层现象,研究库区垂向分层水温变化规律对水库制定科学的生态调度方案具有重大意义。通过对分布式光纤测温系统原理及应用范围的研究,利用系统集成、数据处理技术和数据比测方法在溪洛渡和向家坝水库坝前开展了垂向分层水温在线监测应用研究。应用情况表明:分布式光纤测温系统在稳定性,数据连续性和准确性等方面都能满足监测要求,可为库区水生态调度提供可靠的数据参考,为今后库区水温垂向在线监测应用提供了新的路径。     

向家坝水库蓄水及下泄水水质变化分析

为了掌握向家坝水库电站蓄水初期大坝上下游水质的变化情况,在大坝上、下游分别设置了2个水质监测断面,对库区初期蓄水及下泄水进行了监测。依据完成的21次监测数据,采用单因子评价法,对向家坝水库蓄水及下泄水的水质类别和主要水质参数进行了蓄水前后的对比分析。结果表明,2个水质监测断面及金沙江干流水质在向家坝水库蓄水初期稍有改善,并逐渐趋于平稳,部分水质参数变化趋势较为明显。     

基于卫星遥感图像的丰满水库冰情演变规律研究

基于ENVI 5.1软件平台,采用Landsat-7和Landsat-8卫星遥感图像,对吉林市丰满水库的卫星遥感图像进行冰情解译和库表温度反演,探究丰满水库的整体冰情演变规律及其与库区水体热力演变的关系。结果表明:在整个冰期,丰满水库入流条件稳定,库区冰情受水体热力学影响显著;在结冰期,库区表层水温呈库中低、坝前和库尾高的分布规律,结冰过程从库区中部开始,逐渐向坝前和库尾发展,坝前最后封冻;在稳封期,库区冰盖下水温呈垂向逆温分布,冰盖厚度沿程分布不均匀,库尾存在10~30 km的明流段;在开河期,库区表层水温自库尾至坝前呈沿程降温分布,水库以文开河的形式自库尾向坝前逐渐开河。     

水库水温结构及其对库区水质影响研究

大型水库的建设在发挥巨大作用的同时,也带来了一些环境问题,引起人们广泛的关注,水温分层问题便是其中之一。针对水库水温分层问题,介绍了水库不同水温结构的类型及特点,总结了水库水温预测的最常用的方法:包括经验法和数学模型法,并分析了两种方法的适用条件及计算精度;探讨了水库蓄水后库区水动力特性的改变以及分层结构对库区水质的影响。研究结果表明:水库蓄水后,库区纵向流速分布自库尾至坝前段逐渐减小,水温分层会导致其它水质参数如溶解氧(DO)、pH值、化学需氧量(COD)等的分层,为水库的水温计算和库区生态环境影响评价提供依据。     

基于MIKE平台的水电工程对水温影响预测评价

准确模拟和预测水库及下游河道的水温分布规律对降低水电工程环境影响起着重要作用。基于MIKE系列软件,采用一维水温模型对怒江中下游天然河道水温进行数值模拟计算,并在对怒江规划龙头马吉水库的水温类型进行判别的基础上,运用库区立面二维水温模型对库区及下泄水温变化进行预测。计算结果表明,马吉水库为典型温度分层型水库,来水量越大,表层水温越低,底层水温越高。水库建成后,下泄水温过程与天然河道水温过程差异加大。上述研究可为在水电工程运行中采取措施应对水温变化提供技术支撑。     

澜沧江小湾水电站坝前水温垂向分布特征

水温是水生态系统中关键的环境因子,对水生生物的生存繁殖和水环境系统生态平衡具有重要作用。大型水库建成蓄水后改变原有河道水温结构,垂向上会出现水温分层现象。以澜沧江小湾水电站为研究对象,获取坝前1～200m水深不间断高密度水温数据,开展小湾水电站坝前垂向水温分布特征研究。结果表明:小湾水库为典型分层型水库,坝前水温存在全年分层现象,夏季分层现象最明显,冬季分层现象最弱;表底层水温年平均温差达8.14℃,水温相对水深年变化率为0.05℃/m;坝前表层水温与气温呈正相关关系,水温最值出现时间较气温滞后;温跃层厚度变化趋势与深度相反,温跃层深度随季节发生变化,春季温跃层深度下降,冬季上升,夏秋两季处于稳定状态。     

糯扎渡水电站叠梁门试运行期实测水温与数值模拟水温对比分析

为尽量发挥分层取水措施的生态效益和电站的经济效益,将糯扎渡水电站叠梁门试运行期实测水温与数值模拟水温进行对比,发现:(1)2015年、2016年4—8月坝前库区实测的表层水温与数值模拟的表层水温有-16%~29%的偏差;(2)糯扎渡电站坝前库区实测水温分层状况和数值模拟结果一致,属全年分层型,但试运行期间水温分两层的时段约为4个月,水温分层厚度与数值模拟的分层厚度存在差异,而且4—8月中、上层的实测水温高于数值模拟水温;(3)数值模拟预测过高地预判了电站汛期水库蓄水位,从而过高地估计了4—8月的下泄水温影响,过低地预测了分层取水措施的升温效果;(4)设计推荐的叠梁门运行调度方案总体可行,但可能偏保守。根据上述对比分析结果,建议充分利用实测水温数据,对叠梁门设计进行效果评估,进一步优化分层取水措施设计并完善叠梁门运行调度方案。     

小调节能力水库的水温结构

水库的修建将对库区及下游河道的水温带来不利影响，因调节能力不同水库对库区及下泄水温的影响程度各异。以金沙江中游某周调节水库为例，采用立面二维水温模型对小调节能力水库的库区水温结构、坝前水温分布和下泄水温进行研究，结果表明小调节能力水库受来流和库容影响水温在部分月份会出现分层现象，但总体上其年内下泄水温过程与天然水温较为接近，水库建设对水温的影响有限。     

大型水库不同取水方式对下游鱼类生态环境影响研究——以贵州省夹岩水利枢纽工程为例

大型水库建设使得下泄水体水温发生改变,对下游生态环境产生不利影响。以贵州省夹岩水利枢纽工程为例,运用数值模拟方法,分析工程建设后库区水温垂向分布及其低温水下泄影响。研究结果表明夹岩水库库区垂向水温稳定分层,库区表底层温差随着季节变化明显,表层水温主要取决于光照强度,底层水温较稳定。与单层取水方式相比,分层取水方式能有效提高夏季下泄水体水温,降低下泄水体与天然水体温差,缩短下泄低温水恢复距离,减缓对下游河道特征鱼类生存环境的负面影响。     

基于耦合模型的安康库区水温水质影响研究

河流上筑坝发电将对水温、水质等生态环境产生影响。该文建立了三维水温水质耦合模型,以汉江上游安康水电站为例,选取COD(化学需氧量)和氨氮为水质指标,利用实测的水温、水质数据率定参数,对比分析单独计算和耦合计算其坝前垂向水温的差异性,模拟"引汉济渭"工程实施后逐月水温水质分布,总结耦合计算其库区水温、水质的变化规律。研究结果表明,耦合计算坝前垂向水温较单独计算反应灵敏,与库区实测水温更接近;耦合计算坝前水温在3月至9月呈弱分层状态,其余月份呈混合状态;对比不同年份的水电站下泄水温与坝址处天然水温可知,枯水年对水温影响最大,平水年次之,丰水年影响最小;坝前垂向氨氮、COD的分布规律基本与实测水温分布规律一致,受温度异重流影响,耦合计算的COD、氨氮分布规律与实际情况更相符合。     

Characteristics of thermal stratification in head area of Three Gorges Reservoir and ecological effects in different operation periodsEI北大核心CSCD

为了解三峡水库库首2003—2018年的水温变化特征及其对生态环境的影响,基于庙河断面实测资料,采用LSTM-Logistic模型模拟分析了库首多年水温结构特性,并探讨了其变化对库区支流库湾水华的影响和对坝下鱼类产卵水温的影响。结果表明：LSTM-Logistic模型能较好地适用于三峡水库,准确地模拟水温的逐日变化过程;2006—2013年,三峡水库库首每年4—6月均出现了水温分层现象,从2014年开始,水温垂向差异变小,水温不分层,且春季、秋季和冬季水温升高,下泄水温进一步平坦化;三峡水库库首水温长期变暖的趋势,会使支流库湾倒灌异重流潜入深度上移,从而改变异重流倒灌形式,降低库湾水华风险;梯级水库蓄水缓解了春季下泄低温水的不利影响,但秋冬季水温的升高对中华鲟繁殖造成了进一步威胁。     

水库水温研究进展及趋势

水库水温时空分布的变化对库区及下游河道环境及水生生态系统等产生重大影响，水库水温研究对库区及下游河道生态环境保护具有重要意义。回顾了国内外水库水温研究历程，介绍了主要的水库水温结构判别方法和水库水温研究方法，重点论述了水库水温机理性模型与智能算法模型的最新动态及前沿进展，总结归纳了水库水温分层特性、生态环境影响及其改善措施的最新研究成果，提出了未来重点研究方向：梯级水库影响下流域河-库系统水热传递规律、基于非静压的水库水流水温耦合计算、面向下游水温改善的水库分层取水生态调度。     

出山店水库垂向水温监测与分层特性研究

天然水体的水位、流速、水温等水文情势会因水库的修建发生变化,研究库区垂向分层水温变化规律对水库制定科学的生态调度方案具有重大意义。文章研究利用自动测温、数据处理技术和数据预测方法,在出山店水库坝前开展了垂向分层水温在线监测应用研究,获得了库区坝前区域水体垂向水温结构数据,得到了相关数据和结论,为库区水生态调度提供了可靠的数据参考。     

金沙江下游宜宾段气象因子和水温相关关系研究

为研究人类活动影响下气象因子和水温的相关关系,以金沙江下游宜宾段为例,统计分析了向家坝建坝前后主要气象因子和宜宾段平均水温的数据特征,分别使用Pearson简单相关分析和偏相关分析法,研究了向家坝建坝前后宜宾段平均水温与主要气象因子的相关关系及变化,并利用双因素方差分析探索了这种变化的主要原因。研究结果显示:平均气温是影响宜宾段平均水温的主要气象因子,日照时数、平均相对湿度、最大风速非主要影响因子,降水量变化对平均水温无明显影响。受气温变化和金沙江梯级开发的共同影响,宜宾段平均气温与水温的相关关系会发生一定改变。     

黄石盘水库地表水环境中水温影响预测评价

黄石盘水库工程是一座近期建设的大(Ⅱ)型防洪控制性水库工程。预测评价黄石盘水库地表水环境的影响,其中包括对水温的影响研究。采用立面二维水温模型对水温进行预测,计算坝前垂向水温分布、下泄水温、坝下河道水温。预测结果表明,该水库水温结构为过渡型,且在丰、平、枯典型水文年运行时均对下游水温存在明显的低温水效应。结合库区流场分析,提出本工程采用分层取水措施来减缓下泄低温水的影响。经过分层取水后可满足作物要求温度,基本不影响作物正常生长。