三峡水库支流库湾分层异重流成因定量化分析

淡水水体中,温度和浊度的差异产生密度差,从而形成异重流的重要因素。为探明香溪河库湾分层异重流时空分布差异因素,系统分析了香溪河库湾全年水温、浊度时空变化特征,并进行了定量化计算。结果表明:香溪河库湾异重流主要由水体之间的温差和浊度差引起;浊度差是汛期异重流发生的主要原因,CJXX、XX00泥沙含量对水体密度的影响较水体温度更为显著,泥沙含量对水体密度的贡献程度最大为96%,温度差是非汛期库湾异重流发生的主要原因,水温贡献程度在各月均超过95%;水体浊度差ΔZD与温度差ΔT的比值在167.27与357.27之间时,浊度差产生的泥沙含量差Δρ_(S)与温度差产生的水体密度差Δρ_(T)相等,两者对水体密度的影响相当;比值小于167.27时,温度差对水体密度贡献显著;比值大于357.27时,泥沙含量对水体密度的贡献显著。

近20年来三峡水库水动力特性及其水环境效应研究:回顾与展望

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及水华已成为广泛关注的问题,国内外不少学者对此开展了大量研究。本文回顾了近20年来三峡水库水环境相关研究,系统总结了三峡水库干支流水动力特征及其生态环境影响,并展望了三峡水库水动力相关研究的新视角、新内容、新方法、新技术。结果表明:(1)三峡水库蓄水后干支流水流分化特征明显,干流水体从上游的河流型水体逐渐转变为坝前的过渡型水体,而支流库湾则更偏向于湖泊型水体特征;(2)干支流密度差(温度差)驱动的分层异重流,水库日调节调度驱动的高频水流振荡,气象驱动的近表层水体混合是三峡水库支流库湾普遍存在的水动力现象,主导着支流库湾的水温分层和混合过程;(3)三峡水库特殊的水动力现象对支流库湾水温分层结构、营养盐输移补给、水华生消过程、温室气体排放等产生深远影响,应用生态调度调控支流库湾水动力过程来改善其水环境问题已成为该区域生态环境修复的重要技术手段。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,并形成大型深水水库生态环境研究技术体系,服务于大型梯级水库群联合多目标优化调度实践,仍是今后努力的方向。

防控支流库湾水华的三峡水库潮汐式生态调度可行性研究

三峡水库支流水华问题已成为影响库区生态和民生的重要问题,迫切需要采取有效防控措施。因三峡水库上游流域面积大,流域污染防治工作只能作为长期目标,生态调度可能是目前见效较快,最易接受的水华防控方法。通过总结防控支流库湾水华的生态调度研究进展,重点阐明了潮汐式生态调度对支流库湾水华的防控机理及效果。研究表明,水体分层是支流库湾水华发生的主要诱因;在支流库湾分层异重流背景下,潮汐式生态调度能够通过打破支流库湾水体分层,减小支流库湾水体滞留时间等方式抑制藻类水华;三峡水库调度试验表明,潮汐式生态调度不仅可有效缓解支流水华暴发强度,还能在常规调度的基础上增大三峡水库的综合效益,具有可行性,可作为三峡水库调度的定性指导方法。

香溪河库湾春季水华纵向分布对水层结构的响应

为研究三峡水库支流库湾春季水华暴发空间差异及成因,本研究于2010年4月18日对三峡水库干流和香溪河库湾的水动力、营养盐、浮游植物等因子进行了现场监测.结果显示:三峡水库支流春季水华浮游植物生物量及群落结构空间差异较大,库湾中上游暴发了严重的硅藻水华,而下游及三峡水库干流没有水华;库湾中复杂的分层异重流对水温结构产生显著影响,使其呈独特的垂向分层;水温分层纵向差异导致的光混比(Zeu/Zmix)纵向分布差异是引起水华情势和浮游植物群落结构纵向差异的主要原因.研究结果将为三峡水库支流水华机理和防控措施研究提供支撑.

三峡水库支流水华机理及其调控技术研究进展

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及支流水华问题已成为广泛关注的问题,国内外不少科研单位及学者对此进行了大量的研究。本文在介绍三峡水库蓄水以来水库水质状态及支流水华情势的基础上,系统总结了关于三峡水库干支流水动力特征及其环境效应、水华机理及其调控措施的研究发现,并提出了有待进一步研究的内容。主要研究发现包括:(1)三峡水库蓄水后支流库湾普遍存在分层异重流现象,产生的原因是干支流温度差及泥沙浓度差引起的水体密度差,其中水体温度差是主要因素;(2)在分层异重流的驱动下,支流库湾水体呈现"双混斜"及"半U"型特殊水体分层模式,支流库湾营养盐也主要来自于水库干流倒灌;(3)流速变缓只是支流暴发水华的表观原因,分层异重流驱动下的混合层(Zm)与临界层(ZCr)的关系变化才是决定水华生消的关键;(4)水库水位升降可通过影响分层异重流的形态、改变支流水体分层状态进而调控支流水华的生消过程,基于此提出了防控支流水华的"潮汐式"生态调度方法。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,实现支流水华的精准预测预报,开展能够协调水库传统效益和防控支流水华等生态效益的三峡及上游梯级水库群联合多目标优化调度实践,应是今后进一步努力的方向。

三峡水库支流库湾水体富营养化及水华机理研究进展

水体富营养化及水华问题已成为三峡水库蓄水以来最主要的水环境问题,弄清水华生消机理并提出有效防控措施已成为三峡水库运行管理的重要工作.结合国内外相关研究现状,分析了大坝建设诱导水华的主要机制,总结了三峡水库水华生消研究成果,阐述了藻类水华生消机理及影响因素.结果表明,三峡水库蓄水后支流库湾最大变化是产生了分层异重流,由分层异重流导致的水体分层是藻类水华暴发的主要诱因,"临界层理论"能够很好解释三峡水库支流库湾水华生消过程.鉴于三峡水库目前仍处于发育阶段,建议后期深入开展支流水华预测预报及其水库生态调度防控工作.

三峡水库夏季不同支流倒灌特性及其影响分析

为研究三峡库区夏季不同支流库湾倒灌特性及其对水温分层和营养盐分布的作用特性,以及其对水华的影响,于2017年7月对三条不同支流库湾(香溪河、大宁河、小江)的流速、水温、营养盐和叶绿素a等进行了监测。结果表明:夏季三峡库区干流水体主要以中层倒灌潜入支流库湾,均主要为温差异重流,且倒灌潜入深度与厚度主要与支流库湾河口水温分布有关。受干流倒灌的补给作用,三条支流中下游营养盐普遍呈现出"中层>底层>表层"的垂向分布规律,由于上游有磷矿产业,香溪河TP分布情况较其他支流不同,呈现上游至下游逐渐减小的趋势。干、支流间不同的温度差使支流间倒灌异重流的强度存在差异,倒灌异重流将影响支流的水温分层结构,导致支流库湾存在不同水华优势藻种及强度,进而对支流水华产生不同的影响。