金沙江下游向家坝库区鱼类群落结构空间格局

探究鱼类群落结构空间分布特征及其对梯级水电开发的响应,为水电开发生态环境影响评价及鱼类保护提供依据,为长江“十年禁渔”效果评估提供本底资料。2016-2018年采用复合刺网和地笼对向家坝库区库首邵女坪、库中绥江和库尾桧溪的鱼类群落进行了7次调查,探究了建坝后的鱼类种类组成、个体大小、生态类群及其空间分布特征。调查共采集到鱼类59种,隶属于6目16科49属,其中长江上游特有鱼类5种,外来鱼类12种。在邵女坪、绥江和桧溪江段分别采集到鱼类39、40和39种,Jaccard相似性指数分析表明,3个江段鱼类群落物种组成为中等相似。相对重要性指数(IRI)分析显示,邵女坪江段鱼类群落的优势种为中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)和䱗(Hemiculter leucisclus),绥江江段优势种为䱗、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、瓦氏黄颡鱼(Pseudobagrus vachelli)和鳙(Aristichthys nobilis),桧溪江段优势种为瓦氏黄颡鱼、镜鲤(Cyprinus carpio var.specularis)、鲤(Cyprinus carpio)、䱗、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)和鲫(Carassius auratus)。NMDS分析显示,库首邵女坪和库尾桧溪江段鱼类群落差异相对较大,Bray-Curtis相异指数为0.59;库中绥江与库首邵女坪鱼类群落更为相似,Bray-Curtis相异指数为0.41;库中绥江和库尾桧溪的Bray-Curtis相异指数为0.46。广适性鱼类是向家坝库区各江段的优势类群,分别占鱼类种类、数量和重量的57.7%±5.9%、65.2%±20.7%和47.7%±16.1%;从库首至库尾江段其数量比分别为43.3%、67.8%和84.5%,呈现逐渐增加趋势。向家坝库区渔获群体体长为29~655 mm,平均体长为(128±65)mm,体重为0.1~5408 g,平均体重为(70±218)g,主要种类(鲤和镜鲤除外)在不同江段间个体大小差异显著(P<0.05)。与蓄水前(2011年)相比,金沙江下游鱼类群落发生了显著变化,流水性的特有鱼类减少,外来鱼类增多。

溪洛渡水库分层取水对向家坝库区水温的影响分析

为了探究上游溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温的影响,基于历史水文数据,分析向家坝建库对河道水温的影响,结合率定好的CE-QUAL-W2模型,设置溪洛渡水库分层取水与不分层取水两种计算工况,分析2019年溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温变化过程的影响。结果表明,向家坝水库蓄水后使坝下河道水温达到18℃的时间滞后50 d,向家坝坝下河道水温受支流水温影响较大;2019年上游溪洛渡水库分层取水在4~5月最高可使下游向家坝库区表层水温升高1.0℃,其影响沿程逐渐减弱,至绥江县城完全消失;分层取水使下游向家坝库区4~5月水温结构明显改变,4~5月下泄水温明显提高,最大可提高0.48℃。研究结果可提高对叠梁门分层取水效果的认识,并为后续生态调度提供科学依据。

长江向家坝建库对库区水体温热收支定量研究

向家坝等水库的修建和调度一方面为人类发展提供了宝贵的水资源和清洁能源,另一方面也改变了天然河道的温热收支过程。本研究利用水量平衡方程和能量平衡方程构建箱式模型,并辅以库区一维水动力模型来减小无坝条件下的库区河道的纵向水位分布计算误差,通过情景计算揭示了有无坝体各部分热量收支的占比及差。结果表明:水库的运行使得水体储热过程在时间尺度上更加稳定,建库后水体总热能为天然情况下的7~35倍,同时也使得库区水体具有一定的“滞温”效应,最高滞后42天;建库后库区水体接收的太阳辐射热能相较天然状态最高提升了388%,最低提升283%,蒸发耗能方面的热量损耗最高提升了391%,最低提升284%,两者热能提升的最高值和最低值均发生在2月和8月,总体效应为热能净收入增加。研究结果可为梯级水库的规划、建设和调度对温热收支的影响提供重要依据,在温热影响层面为保护库区上下游水体生态系统提供部分科学支持。

金沙江向家坝水电站下游河道2020年淤积成因分析

向家坝下游河道泥沙冲淤变化对岸坡稳定及通航具有重要影响,向家坝水电站运行后坝下游河床一直呈冲刷状态,但2020年首次出现淤积。采用输沙法和断面法计算向家坝出库沙量和下游河段泥沙冲淤量,结合气象、水动力及实勘资料,分析向家坝下游2020年淤积成因。研究结果表明:向家坝蓄水后出库年径流量变化不大,出库沙量受上游电站拦沙作用大幅减少,但2020年向家坝下游支流降雨偏丰,支流输沙量大幅增加,产生区域强输沙过程;该年下游各控制站最高水位较历史平均水位均偏高,汛期比降变化不大,水流挟沙能力不足以输送显著增多的泥沙;加上采砂减少和采砂造成的下切幅度较大部位发生回淤。这些原因导致2020年向家坝下游河道产生淤积。

向家坝水电站工作弧门运行安全观测综合分析

向家坝水电站表孔、中孔工作弧门泄洪处于局开控泄状态,对闸门的安全运行不利。表孔工作弧门采用三支臂设计,面板半径达到了30 m;中孔工作弧门门叶沿中部纵向分成左、右两节对称制作,中间通过螺栓连接。特殊的体型设计及非常规的运行状态需加强其运行安全研究。在374.45 m水位下对3、4号表孔,1、5号中孔工作弧门由全关到全开振动响应参数进行了观测,结果表明整体属于微小振动。该水位条件下表孔工作弧门振动较大区间在6~10 m,中孔工作弧门振动较大区间在8~10 m。同时对以往原型观测数据进行了整理、对比分析,向家坝运行近10年来工作弧门振动响应参数量级基本一致,闸门运行平稳,观测成果可为同类型闸门提供参考借鉴。

向家坝升船机平面布置设计浅析

升船机是利用机械装置升降船舶以克服航道上集中水位落差的通航建筑物。经过方案比选,向家坝升船机最终确定采用齿轮齿条爬升式,其设备构造复杂,制造.安装及土建结构施工精度要求很高。概要介绍了向家坝齿轮齿条爬升式升船机的总体布置。

灌区工程建设对水生生态影响分析——以向家坝灌区北总干渠一期工程为例

本研究以向家坝灌区北总干渠一期工程为例,分析了工程对水生生态的影响。工程对鱼类的影响只局限于施工区域附近的水体,不影响其他水体的鱼类。工程建成后,回归水对灌区内的河流水体水质影响较小,对鱼类等水生生物影响也较小。随着水体的自净作用及相应保护措施的实施,评价范围的鱼类资源受到的影响总体较小。

十年禁渔初期金沙江下游向家坝水库鱼类资源变化的水声学研究

为科学评价长江十年禁渔政策在金沙江下游水库的初步实施效果,实验于2020年11月和2022年5月在金沙江下游向家坝水库开展了渔获物调查和水声学调查,并分析了鱼类资源的变化情况。渔获物调查结果显示,2020年11月共采集到鱼类2科9种,其中鮈、瓦氏黄颡鱼占优势地位;2022年5月共采集到鱼类5科14种,其中蛇、瓦氏黄颡鱼占优势地位。水声学调查结果显示,不同年间、不同区域、不同水层间的鱼类目标强度分布存在显著性差异;2022年5月的鱼类密度(0.60尾/1000 m^(3))高于2020年11月(0.46尾/1000 m^(3)),鱼类资源在时空分布上呈现不均匀性;不同调查时期的鱼群密集区域存在一定的差异,2020年11月大部分区域之间差异不显著,2022年5月则差异显著;2022年5月的上层鱼类密度(0.44±0.83尾/1000 m^(3))显著大于2020年11月(0.06±0.15尾/1000 m^(3));不同水层的鱼类分布差异显著,2次调查均表现为下层大于中、上层;估算得到向家坝水库鱼类资源尾数分别为3.22×10^(6)尾(2020年11月)和3.53×10^(6)尾(2022年5月)。综上所述,水声学调查方法适用于金沙江下游水库的鱼类资源监测工作,十年禁渔实施后向家坝库区鱼类资源已得到一定程度的恢复。

溪洛渡、向家坝水库建设运行对下游鱼类栖息地的影响研究

为科学评估水库建设运行对鱼类栖息地的影响,以向家坝、溪洛渡水库下游的长江朱沱段为研究区域、“四大家鱼”为目标鱼类,耦合二维水动力数学模型与鱼类栖息地适宜性指数方法,模拟水库建设运行前后“四大家鱼”产卵期4~7月长江朱沱段流速、水深空间分布,对比分析水库建设运行对栖息地流速、水深适宜性以及栖息地适宜性、可利用面积的影响。结果表明:溪洛渡、向家坝水库建设运行后的“调峰补枯”,有助于增加长江朱沱段“四大家鱼”产卵期4~7月的栖息地可利用面积;栖息地可利用面积随着流量增加而先增加、后减少,栖息地存在一个最适宜流量,该流量下栖息地可利用面积最大。研究成果为科学评估水电开发的环境影响、优化水库调度提供技术支撑。

向家坝、溪洛渡库区地震尾波Q_(c)值估计

基于向家坝、溪洛渡水库地震监测台网35个台站记录到的99次M_(L)2.1~4.1地震观测资料,利用Aki单次散射模型研究库区地震尾波衰减特征。结果表明,库区Q_(c)值与频率有较强的依赖关系:Q(f)=(120.8±3.6)f^((0.7712±0.0103)),为后续震源参数计算和定标关系研究提供了良好基础。相较于Koyna、Aswan和新丰江水库,向家坝、溪洛渡水库具有高Q_(0)值和低n值特征,与水库库区地震活动性相符。

向家坝水电站生态修复边坡土壤团聚体及有机碳含量特征

[目的]分析生态工程修复技术对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响,为向家坝水电站不同生态修复边坡土壤结构稳定及碳汇功能的提升提供科学依据。[方法]以向家坝水电站4种不同生态修复边坡:植被混凝土(CBS)、厚层基材喷播(TB)、框格梁覆土(FB)、客土喷播(SS)表层土壤为研究对象,并以天然林(NF)和弃渣地(AS)两种自然恢复边坡为对照,采用湿筛法研究土壤团聚体分布和稳定性及其有机碳含量特征。[结果](1)各边坡土壤均以>0.25 mm的大团聚体粒径为主;其中天然林大团聚体含量最高,为81.83%;植被混凝土和厚层基材边坡次之,弃渣地含量最低,仅占55.19%。4个人工生态修复边坡的MWD和GMD均低于天然林高于弃渣地,其中厚层基材边坡的值最高,分别为2.96 mm和1.47 mm。客土喷播和弃渣地的分形维数(D)显著高于(p<0.05)其余4个边坡。(2)各生态修复边坡措施均以>0.25 mm粒径的大团聚体有机碳含量最高;除客土喷播和弃渣地外,其他修复措施和天然林均以>2 mm粒级土壤团聚体贡献率最大。(3)相关性分析表明土壤SOC与MWD,GMD和R_(0.25)呈极显著正相关(p<0.01),>5 mm和5~2 mm粒级团聚体数量与土壤MWD,GMD,R_(0.25)和土壤SOC均呈极显著正相关(p<0.01),与D呈极显著负相关(p<0.01)。[结论]向家坝水电站研究区内厚层基材喷播技术和植被混凝土生态修复技术对土壤结构和有机碳库的改善效果比较接近天然林,客土喷播技术改善效果较差。

金沙江向家坝升船机实船试航研究

为检验向家坝升船机通航条件,协调部、省、市三级航运主管部门,明确实船试航工作流程及组织实施模式,对“船-机-水”相互适应性进行了枯水期、丰水期实船试航试验。结果表明,升船机及助导航设备设施性能良好,船舶安检调度及航路航法科学合理。泄洪工况下,下游引航道及口门区通航水流条件较差,对通航影响较大,研究应用“无人机+自动跟踪浮子”及“三维立体视觉”水流条件观测新方法,提出电站出流8500 m 3 s,泄洪不超2200 m 3 s双控通航流量标准,试航成果为后续升船机试通航运行及通航验收提供数据支撑。

梯级水坝的地震触发级联效应:以溪洛渡和向家坝水库为例

本文研究了溪洛渡和向家坝水库蓄水后的级联效应对周围应力场的扰动,建立了梯级水库联合蓄水的三维孔隙弹性耦合模型,应用有限元方法计算孔隙压力场、弹性应力场和断层上库仑应力的变化.结果表明:(1)震群的时空分布与孔隙压力增加的区域存在明显的一致性;(2)水库蓄水在2014年4月永善M_(L)5.1地震和8月永善M_(L)5.2地震震源处造成的ΔCFS分别为:0.67 kPa和10.87 kPa,说明蓄水对两者具有促进作用,且对后者促进作用更为明显;(3)溪洛渡蓄水引起的弹性应力场变化在前期对向家坝库尾地震具有一定的触发作用,但向家坝水库蓄水增加的孔隙压力占据主导作用,孔隙压力变化可达1.0 kPa;(4)库区内烟峰断层南段和莲峰断层中段地震危险性增大,而玛瑙断层受水库蓄水的影响较小.

向家坝水利枢纽近坝段通航水域近年冲淤特性分析

针对向家坝枢纽日益增加的通航需求,为保障向家坝枢纽正常运行,2019—2021年对向家坝近坝通航水域持续性水沙监测,采用3年的实测地形资料,结合向家坝库区水沙特性对重点水域冲淤变化进行分析。结果表明:坝上游翻坝码头逐年淤积,但淤积量不大;凉水井码头逐年冲刷,冲刷区域主要位于深槽;坝下游航道冲刷较为明显。须持续对加强翻坝码头和坝下通航水域监测和分析,以保障涉水建筑物稳定、船只通航安全。

金沙江向家坝四川岸翻坝运输方案经济比选

为提升金沙江向家坝枢纽过坝运输能力、缓解库区下行货物运输拥堵,拟建设向家坝四川岸翻坝运输系统,提出了3个运输通道方案。为选出经济合理的建设方案,依据向家坝、溪洛渡已建翻坝运输系统调研数据以及向家坝过坝运量预测,逐项分析、估算各方案的运营成本和营业收入。采用最小费用法、最低价格法等对3个互斥型方案从全寿命周期的角度进行经济比选,并从争取补助资金、采用分期建设等方面对方案优化提出建议。结果表明:采用高线改建老路、低线建设皮带机的方案费用现值、费用年值、运输包干价均为最小,是从经济角度的推荐方案。优化后的方案进一步提升了经济性,增强了项目竞争力及抗风险能力。

岷江—横江洪水顶托对向家坝水电站通航影响研究

通航为向家坝水电站功能之一。为发挥电站通航效益,明确电站适宜通航水流条件,前期通过实船试航试验初步确定电站最大通航流量不超8500 m^(3)/s,且最大泄洪流量不超2200 m^(3)/s双控标准。然而,在近年船舶通航实际调度中发现,向家坝水电站通航水流条件除受下泄流量影响以外,还受下游岷江、横江洪水顶托作用影响。通过建立向家坝—泸州一维非恒定流模型,模拟当汛期向家坝水电站依次按4000 m^(3)/s至8000 m^(3)/s各级流量恒定出库时,分别遭遇岷江、横江5~100 a一遇不同典型年洪水顶托后,向家坝水文站水位日变幅、小时变幅情况。得出当遭遇岷江50 a一遇、横江100 a一遇洪水顶托时,向家坝水文站最大水位小时变幅分别达0.55、1.19 m/h,最大水位日变幅分别达7.59、6.87 m/d;且仅当遭遇岷江、横江5~10 a一遇部分工况洪水顶托时,向家坝水文站水位满足小时变幅不超过1 m/h、日变幅不超过3 m/d双控要求,其余工况下水位变幅均超标准。研究成果可为后续向家坝水电站通航调度提供参考。

大型水利水电工程水权制度建设方略初探——基于向家坝水电站的考察

大型水利水电工程是落实国家水安全、水资源开发、区域协调发展等战略的重要载体,但往往存在发电、防洪、航运、灌溉等调水矛盾,以及地方政府之间和部门之间的利益冲突,影响其综合效益发挥。矛盾和冲突产生的根本原因在于制度短板,即水权制度体系不完善、权威性不够、约束刚性不足等。当前及未来一段时期,化解大型水利水电工程治水、管水及调水矛盾,理顺各种利益关系,应遵循“补短板,强监管”的总基调,将思路转移至建设长效制度上来,从弱化矛盾、缓解矛盾、控制矛盾向消解矛盾和管理矛盾层面升级,重点在于构建适用于大型水利水电工程特征的“分配-许可-转让”水权制度体系,以法制化为目标提高制度权威性和执行力,积极吸纳多方利益主体参与,开展库区管理体制创新与改革等。

向家坝库区沉积物中重金属的形态分布特征

长期以来,重金属污染一直是治理环境中最棘手的难题之一。对河流沉积物而言,其中的重金属污染因具有累积性强、危害周期长、治理难等特点,所以沉积物中的重金属成为了国内外研究人员重点关注的对象。世界各主要河流沉积物都受到不同程度的重金属污染。向家坝水库是金沙江下游梯级水库群的最后一级,对长江下游重金属的富集和时空迁移有着重要影响。本文以向家坝库区沉积物中重金属为主要研究对象,以BCR连续提取法对向家坝库区中的Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、共6种重金属进行了4步提取,对重金属各形态进行分析,发现重金属Cd存在着一定的污染风险。

向家坝灌区望江岩隧洞穿越成贵铁路方案研究

向家坝灌区北总干渠望江岩隧洞与手爬岩隧洞交叉采用隧道立交方案,通过对无压流上跨合修方案、无压流上跨分修方案、倒虹管有压流下穿分修方案、无压流下穿合修方案四个方案进行技术经济比较,推荐采用望江岩隧洞无压流上跨手爬岩隧道分修方案。

考虑北总干渠灌区取水后的溪洛渡、向家坝水库联合消落调度优化研究

以溪洛渡、向家坝梯级水库为研究对象,在满足向家坝北总干渠灌区灌溉取水的前提下,以梯级水库发电效益最大作为目标,研究两库联合枯水期消落方案,并建立两库联合消落调度优化模型,优化梯级水库水位的消落深度和回蓄过程。结果表明:通过优化梯级水库水位的消落深度和回蓄过程,可增加梯级电站发电效益,且梯级增发电量主要为溪洛渡的增发电量,联合优化调度的重点在于优化溪洛渡的枯水期水位消落方式。