应用PTV粒子追踪测速技术的鱼卵运动试验研究

鱼卵运动研究是了解自然河流中鱼卵漂流散布规律的力学基础,对鱼类早期资源估算、产卵场位置推算和鱼类栖息地修复等具有重要意义。本文应用PTV粒子追踪测速技术,通过20组不同水深、不同流速工况的水槽试验和200组鱼卵粒子群(直径为4 mm,比重为1.01)运动视频的图像处理,并结合理论推导解析鱼卵运动方程,系统分析了恒定均匀流条件下的鱼卵运动特性、主要影响因素及其作用机理。结果表明,鱼卵运动的主要影响因素为水流速度、鱼卵比重、鱼卵粒径和鱼卵初始速度。鱼卵纵向速度随水流纵向速度线性增大,其试验拟合结果为水流纵向速度的0.73倍;鱼卵垂向速度(沉速)主要受鱼卵比重和粒径的影响,与水流纵向速度无直接显著关系;鱼卵运动轨迹在小流速情况下近似线性下降,且轨迹斜率随流速增大而趋缓;当流速增大到0.93 m/s,鱼卵轨迹受水流紊动效应影响转变为伴随着个别鱼卵猝发跃移的波浪翻滚式下沉;水深对鱼卵运动速度和运动轨迹的影响相对微弱;鱼卵初始速度对其运动的影响仅在初始极为短暂的时间内。     

藻类残体颗粒的沉降特性与模型材料选择

南水北调中线干渠中藻类残体随流运动,容易在退水闸、分水口等突扩断面位置沉积,需要经常进行清淤工作。本文应用PTV粒子追踪测速技术,通过1组工况的藻类残体颗粒静水沉降试验和24组工况的不同模型材料、不同粒径的静水沉降试验,研究藻类残体颗粒的沉降和比重特性,探究不同模型材料沉降特性,并选择适宜野外漂流示踪试验的模型材料。结果表明,藻类残体颗粒的静水沉速为0.008 m/s,在水中的比重为1.004。同一比重的模型材料,粒径越大静水沉速也越大。相近或相同粒径的模型材料,比重越大静水沉速也越大,比重较小的模型材料,静水沉速随粒径增长的斜率较小。奇亚籽的平均粒径为3.5 mm、平均比重为1.05、平均静水沉速为0.017 m/s,其物理属性和水动力属性都与藻类残体颗粒相近,可作为南水北调干渠等藻类残体颗粒的野外漂流示踪试验材料。研究成果可为南水北调中线干渠的藻类防控与高效清淤提供技术支持。     

引江济太泥沙模拟及分析

基于实测资料进行了引江济太调水试验引水区泥沙含量、泥沙级配特征的分析，为了解泥沙影响的基本趋势提供了依据，为数学模型提供了计算条件。分别采用一维非恒定水沙数学模型、二维非恒定水沙数学模型进行了引水泥沙在望虞河及贡湖运动过程的模拟，重点对含沙量和淤积量空间分布、不同引水方式对淤积趋势的影响进行了分析，为引水工程的长期有效运行提供了技术依据。     

基于HEC-ResSim模型的丰满水电站生态调度模拟

为了改善丰满水电站下游产漂流性卵鱼类的产卵环境,提出合理可行的生态调度方案,保障电站安全稳定运行及上下游生态环境的可持续发展。通过定量描述涨水过程的涨水指标在丰满大坝下游河段的时空变化特征,将刺激产漂流性卵鱼类产卵的生态因素纳入到水库调度方案中。设定丰满水库的反调节水库——永庆水库建设前的有效涨水持续天数、有效涨水次数和前后两次有效涨水间隔时间的多年平均值,以及对其断面初始流量和流量日增加量分别提高50%和100%为生态调度目标,建立基于HEC-Res Sim模型的丰满-永庆联合生态调度模型,对其在丰平枯水年6种情境下的联合生态调度进行模拟和分析。从而为丰满水电站在实施生态调度期间的调峰发电运行方式提出指导性建议,并对其他重建水电站的生态调度模拟具有借鉴意义。     

河流鱼类鱼卵运动的水力学研究进展

鱼卵输移运动是鱼类早期发育的重要阶段,关系着鱼类卵苗孵化与资源补充。鱼卵运动规律研究对鱼类早期资源量估算、鱼类产卵场修复、生态措施效果评价和鱼类资源保护等工作都至关重要。本文以中华鲟和四大家鱼鱼卵为代表,总结了鱼卵运动的主要影响因素包括鱼卵物理生物特性、地形因素和水动力因素,并着重从水力学角度综述了这些方面的相关研究成果。在此基础之上,介绍了鱼卵运动研究主要是通过野外鱼卵调查和标志物放流试验、室内水槽试验和数值模拟等研究方法和手段。同时指出,目前鱼卵运动研究多阐明现象,未说明机理,迫切需要机理性的室内试验来揭示鱼卵运动的规律和影响机制;在数值模拟方面需考虑鱼卵运动的维度和尺度问题,并合理概化鱼卵生态属性;在学科交叉方面,可借鉴泥沙颗粒运动的相关研究方法,将鱼类生态学与水力学、河流动力学等学科交叉融合。     

葛洲坝工程对下游河道水文情势影响研究

计算葛洲坝1982—2014年的入库流量和下泄流量的IHA指标,采用RVA变化范围法分析考虑葛洲坝水库的修建运行对水文情势的影响。结果表明:葛洲坝水库为日调节水库,对月流量、极端水文状况及出现时间、高流量和低流量脉冲次数和平均历时改变较小,对涨落水指标改变较大,尤其是对流量逆转次数和日增长率改变明显。     

三峡工程蓄水以来对长江中游四大家鱼自然繁殖影响研究

长江中游四大家鱼具有宝贵的种质资源价值,但近年来,其早期资源量逐年下降明显。合适的涨水条件和水温是四大家鱼自然繁殖的重要条件,严重的气体过饱和可能威胁到四大家鱼鱼卵和幼鱼的存活。分别分析了三峡工程运行后对四大家鱼自然繁殖的上述三方面影响,结果表明三峡工程的运行对家鱼自然繁殖期涨水过程没有明显的改变,由于水温的推迟引起下游四大家鱼自然繁殖时间后移,使得相应的涨水条件较天然情况下发生变化。三峡水库的泄洪会引发较为明显的气体过饱和现象,可能对家鱼鱼卵和幼苗产生不利影响。为了缓解这些影响,建议开展针对性的三峡工程生态调度工作。为了更好地保护四大家鱼早期资源,建议对家鱼产卵场开展研究和修复工作。     

红旗泡水库冰层变形及护坡破杯 现象成因舍析

根据2008 ～ 2009年和2009 ～2010年冬季在红旗泡水库开展的冰层变形和护坡以及附属结构 物破坏现象的现场观测,发现水库冰层有两次爬坡。第一次爬坡发生在入冬封库之后;第二次爬坡发 生在开春快速升温时。两次爬坡的机理不同,分别对应水库结冰体积膨胀和冰层升温热膨胀,两次爬 坡对护坡和附属结构物所产生的破坏程度也不同。文中给出冰层爬坡对护坡破坏程度的描述,并利用 冰层生消过程和冰晶体结构的差异对冰层变形、爬坡原因和破坏能力做出分析。     

水电工程生态环境保护指标体系初探

建立水电工程生态环境保护指标体系的目的是为了通过适当的设计与运行管理,减轻工程对河流生态系统的不利影响。本文针对筑坝的水电工程,提出了由目标层、准则层和指标层构成的生态环境保护的指标体系框架。按照健康河流的生态环境要素,考虑我国水电工程管理运行中存在的主要问题,把指标体系分为水文特征、河流水质、河流形态闸流连通性、生物生境、生物群落、河流景观7个类别,进而提出了相应的保护准则以及可以定量或定性的指标。以工程设计与管理主要内容与河流生态环境的作用机制为基础进行了指标的识别,提出了工程设计与运行涉及的主要指标。     

雁栖河流域点源氮磷污染负荷量的计算与分析

在大量野外调查和监测数据的基础上,通过流域污染负荷评估模型分析评价了雁栖河流域内主要污染负荷产生量与人河污染负荷量,建立河道水质模型计算分析了雁栖河流域的水环境容量,以流域水环境容量为约束条件,分别考虑不同污染源控制方案下的流域水环境承载能力与规模。研究结果表明：流域入河污染负荷中,餐饮企业占2％,自然村占12％,鱼场养殖约86％,是流域最主要的污染源。流域污染负荷远远超过了流域水环境容量,流域系统处于超负荷状态,需要通过削减鱼场排污以及提高自然村生活污水处理率的环境治理措施降低污染入河量;对于严重污染河段,需同时采用多种生态修复措施,提高流域的水环境承载力,维持流域社会一经济的可持续发展。