香溪河库湾水温分布特性及其对悬浮颗粒物垂向输运的影响

针对三峡水库蓄水后香溪河库湾水温分布特性进行了数值研究。研究表明,香溪河库湾属于季节性水温分层型水体,在分层期会伴有温跃层的出现,在此基础上讨论水温分层对水体中悬浮颗粒物垂向输运的影响。通过推求沉速与水温分布的相关关系,发现水流在紊动条件极其微弱的情况下,水温分层可同时引起悬浮颗粒物的沉降速率呈现梯度分布状态,因此,易造成悬浮颗粒物在温变层的富集,最终将导致物质浓度在垂向上出现分层现象。     

三峡水库香溪河库湾特殊水温分层对水华的影响

三峡水库蓄水后,香溪河库湾暴发了多次藻类水华.通过分析香溪河库湾2008年全年水温分层及水华暴发的空间特性,研究了水体分层特性与水华空间分布的关系.结果表明:三峡水库库首江段在3至4月份出现了水温弱分层现象,垂向温差在1～2℃,基本不暴发藻类水华;香溪河库湾中下游水体因受长江倒灌异重流的影响,呈"阶梯"型分层模式,上游水体因受低温来流底部异重流影响,呈"半U"型分层模式;香溪河库湾水体主要进行"水平"而非"垂直"能量交换,呈现下游深水区水温分层较弱、上游浅水区分层反而较强的特殊空间分布特点;受库湾水温分层结构的影响,香溪河库湾下游近河口段水域水华暴发强度低,上游水域水华暴发强度高;水华暴发率和水体稳定率能够分别反映香溪河库湾水华暴发程度和水体稳定程度特性,二者相关性显著.结合临界层理论能够很好地解释三峡水库干支流水华暴发过程.     

三峡水库香溪河库湾潮成内波数值模拟

针对三峡水库香溪河库湾水温分层所产生的水生态环境问题,建立了考虑水体表面风应力及热交换的水动力与水温相互耦合3维数学模型,根据实测定解条件,数值模拟证明了香溪河库湾水体具有季节性水温分层特征,水库调峰运行将使河口水体产生"潮汐式"往复运动,并在库湾引发潮成内波;数值模拟给出了潮成内波作用下库湾水温和流速垂向分布随时间的演化,成功捕捉到不同水深处水温波动以及水体上下层运动方向相反的交替流现象。研究成果表明内波对于水体水动力及水温分布具有显著影响,激发和利用内波,可望起到抑制水温层化、改善水体水生态环境的作用。     

不同水库干支流水体交换差异及成因分析

基于2018年3月19日小黑江库湾及糯扎渡水库干流水流、水温、浊度、电导率等监测数据,分析了糯扎渡水库小黑江库湾水动力特征及其成因,并与三峡水库香溪河库湾水动力特性进行对比分析.结果表明:糯扎渡水库干流水体从库湾表层和底层同时倒灌进入库湾,小黑江上游来流从库湾中层流向库湾下游;干支流水温差异决定了小黑江库湾分层异重流的形成过程.上游来流与库湾的水温差异是导致小黑江库湾上游来流和香溪河库湾上游来流以不同形式流出库湾的主要原因;干流水体水温分层结构的差异是导致糯扎渡水库干支流和三峡水库干支流水体倒灌形式不同的主要原因.     

三峡水库香溪河库湾水华高发期浮游植物群落结构分布特征

为研究香溪河库湾水华高发期浮游植物群落结构的分布特征及其影响因素,2010—2011年3—8月在库湾沿程布点、采样,对浮游植物群落结构及其演替规律、环境因子时空动态过程进行了详细监测。结果表明:香溪河库湾水华高发期最常见的藻种为小球藻(Chlorella)、小环藻(Cyclotella)、隐藻(Cryptomonas)、衣藻(Chamydomonas)、直链藻(Melosira)、栅藻(Scenedesmus);早春浮游植物细胞密度最小,夏季浮游植物细胞密度最大;库湾浮游植物随时间变化呈硅藻—绿藻—蓝藻的演替趋势,硅藻和绿藻是库湾中相对比例较大的浮游植物门类;物种多样性指数及均匀度指数在时间上差异明显,空间上差异不显著;水温、Zeu/Zmix及RWCS是影响香溪河库湾水华高发期浮游植物群落结构的主要因素,ρ(D-Si)对硅藻的生长有重要影响。     

锦屏Ⅰ级水电站主-支库耦合的水温及水动力特性研究

支流流量较大时,干支库水体交换复杂,互耦作用明显,为探究主-支库耦合的水库水温分层特性和汇口处水动力特征,作者采用立面2维水温数学模型对锦屏Ⅰ级主库及支库水温进行了反演。结果表明模型对锦屏Ⅰ级水库主-支库耦合的库区垂向水温结构以及下泄水温过程模拟效果良好。采用水体稳定系数分析主库及支库的分层时空变化特性,锦屏Ⅰ级主、支库库区水温总体呈稳定分层状态,主库变动回水区在6-9月垂向混合均匀,在10月一翌年2月水体分层强度均大于库区断面,库区呈现6-8月分层强度大于9月一翌年5月的规律;支库水温结构类似,但分层强度总体大于主库,纵向尺度上呈现库尾到汇口分层逐渐减弱的规律。由于小金河支流流量较大,锦屏Ⅰ级主库对支库的倒灌呈现明显季节性变化,倒灌主要发生在Fr数较小的6-7月,其分层异向流动明显,主支库水体交换显著;汛期随着支流流量增大,Fr数增大,支流由库区中上层流出,受主库倒灌影响较小;枯水期,分层异向流动弱,主库与支库之间水体交换较小;水位消落期则没有明显的倒灌。     

河道型水库支流库湾富营养化数值模拟研究

从理论上分析了三峡水库水体富营养化产生的机理,以香溪河支流为例,开发了一维长河道水体水动力及富营养化模型,采用该模型研究了水动力条件对藻类初级生长率的影响,模拟并预测了2005年春季香溪河沿程TP、TN、chl-a等理化因子在时间及空间域中的分布与演化规律,结果与实测值吻合良好,TP、TN的吻合程度优于chl-a。模拟成果表明在该计算时段内,库湾chl-a浓度值有较大幅度的升高趋势,表明该时段藻华爆发的可能性较大,数值模型可以较准确地捕捉到这一信息。所开发模型还可以用于类似的河道型水库水体富营养化状况的模拟预测中。     

瀑布沟水库水温影响调查

为研究大型水库热力学过程的演变规律,于2012年4月~2013年5月对瀑布沟进行了现场原型观测。基于现场实测资料,采用对比和统计分析的方法,阐述了瀑布沟水库不同季节的水温结构变化规律,以及坝址上下游的热力关系。研究结果表明,瀑布沟库区水温分层等温线呈近似水平线,坝前垂向水温在高温期出现双温跃层现象,冬季库尾段出现冷水下潜现象;与坝址天然水温过程相比,电站下泄水温过程表现出了明显的均化效应和延迟效应,最大降温出现在4月达1.7℃,最大升温出现在12月达3.3℃;由于深层取水,电站下泄水温日过程具有较好的稳定性,取水口对坝前分层水体具有“抽吸”作用。     

瀑布沟水库水温影响调查

为研究大型水库热力学过程的演变规律,于2012年4月—2013年5月对瀑布沟进行了现场原型观测。基于现场实测资料,采用对比和统计分析的方法,阐述了瀑布沟水库不同季节的水温结构变化规律,以及坝址上下游的热力关系。研究结果表明:瀑布沟库区水温分层等温线呈近似水平线,坝前垂向水温在高温期出现双温跃层现象,冬季库尾段出现冷水下潜现象;与坝址天然水温过程相比,电站下泄水温过程表现出了明显的均化效应和延迟效应,最大降温出现在4月达1.7℃,最大升温出现在12月达3.3℃;由于深层取水,电站下泄水温日过程具有较好的稳定性,取水口对坝前分层水体具有"抽吸"作用。     

二维随机水质预测模型及其应用

在分析香溪河流域污染特点的基础上 ,建立了一个二维随机水质数学模型 ,该水质模型把一维水质随机降解模型和二维迁移扩散模型相结合 ,同时考虑了各水质参数K1,K2 ,K3 和河道横向扩散系数Dy 的随机性影响 ,该模型适用于较复杂水力条件和排污范围大的水体 ,对于平面二维的任一个计算点 ,它都能给出该点水质浓度随机变化的概率分布 ,用该模型对三峡建库后的香溪河库湾水质进行预测 ,其成果可为三峡库区水环境保护及规划治理提供设计数据     

汾河水库水温分布的现场试验

为了研究汾河水库水温的分布情况,采用WP型水温测量仪对汾河水库1#—5#断面的水温进行了3次测量,并对监测的水温数据进行了整理分析.结果表明:4月份水库水温从库表到库底基本呈等温分布,水温沿垂向变化不大,并且整个库区水温是一个完全混合状态;7月份水库水温处于一个弱分层的状态;1月份水库水温处于分层状态.实测数据可为水库水温预测模型进行参数率定以及预测结果的验证提供依据.     

含氮1%的液化天然气低温分层贮存研究

针对含氮1%液化天然气储罐内分层现象,通过建立模型并求解N-S方程获得距液面不同高度下温度计算表达式。结合给定储罐及所处环境参数,计算随时间变化储罐内温度分布并绘制温度变化曲线,该表达式所得理论数据与已有实验数据比较符合,与液氢热分层数值模拟结果温度分布趋势比较一致,进而为LNG储罐内分层发生翻滚的极限即判据的进一步研究提供理论支持。     

水库坝前水温结构日变化规律研究

水库水温结构受来流水温和气象要素的影响,在年内呈现周期性变化,但对其日内变化规律的认识较为缺乏。以龙滩水库为研究对象,于2011年11月～2012年9月分六期对龙滩水库坝前水温进行了原型观测。资料分析结果表明：龙滩水库库区水温除1月外,其余各月均存在分层现象,在7月和9月出现了双温跃层;表层水温年内变化较大,库底水温全年较为稳定;气象要素对坝前水温影响深度与季节有关,夏季影响深度最大;气温越高水温最大值出现的时间越早;水温结构日变化的影响因素主要是气温和太阳辐射,此外坝前水温结构日内变化明显的范围仅为库表20m以内,表层水温的日内变化几乎不对电站发电取水水温构成影响。     

水温分层对水库污染物输移的影响

水库温度分层使水库水动力特性及污染物输移过程异于均温型水库.采用三维非线性RNG浮力流模型对分层水库污染物输移的典型过程进行模拟,分析了水体分层条件对污染物输移的影响,探讨了不同分层条件下污染物在不同密度流流动区域射流区、交换区、潜流区的输移扩散规律.研究结果表明,水库分层条件对污染物输移有显著影响,污染物输移的分离点水深、交换区厚度、无量纲时间参数与水库分层强度成反比.研究结果可为水库水质、水生环境管理与调度、水库应急预警方案的制定提供参考.     

海州湾水体重金属污染现状分析

为查明海州湾水体重金属污染状况,在12个点位采集了4批水样,用原子吸收法测定了镉、铜、铅、锌含量,详细分析海州湾海域水体中重金属的分布与污染状况。结果表明,海州湾海域水体已经受到了轻度重金属污染。重金属污染物在空间上分布特征表现各异,铅在靠近河口处含量明显偏高,镉分布比较均匀。     

渤海湾浮游植物的多样性分析

2004年6月~10月对渤海湾海域的浮游植物群落结构及其多样性进行了调查分析。结果表明,2004年三个航次调查共鉴定出浮游植物50种,浮游植物种数以硅藻门为主,硅藻种数占浮游植物总种数的66%。浮游植物数量呈现6月最高、10月次之、8月最低的趋势。浮游植物多样性、群落结构复杂性以及海水水质随10月、8月、6月逐渐降低。