水库潮汐式调度对支流水动力影响研究——以三峡库区支流小江为例

三峡水库蓄水运行后,库区支流在春夏季时有水华暴发,对水质造成了一定影响。大量研究表明,通过水库调度改变库区支流水动力条件,抑制水华发生是可行的。采用Delft3D模型对三峡库区支流小江渠马-双江大桥段进行模拟研究,以探明潮汐式调度对库区支流水动力的影响,为抑制库区支流水华发生进行生态调度提供理论支撑。研究结果表明:三峡水库开展潮汐式调度对小江的水流具有扰动作用,整体趋势表现为水位抬升期回水区中、下游段流速值均有所减小,水位下降时流速值有所增加,基本与河口水位变化的步调保持一致;调度期水位变幅越大,流速的扰动越大;水位抬升期表现为流速减小幅度随调度水位变幅的增加而增加,水位下降期表现为流速增加幅度随调度水位变幅的增加而增加。

三峡库区支流生境因子对库区蓄水的响应

三峡水库的运行调度,使库区支流形成了截然不同的3种河段类型:完全受水库蓄水影响的145m回水段(完全河段),既受蓄水影响又受自然洪汛影响的145—175m回水段(双重河段)以及不受蓄水影响的大于175m的自然河流段(自然河段)。为明确库区蓄水对河流不同河段生境因子的影响程度及差异,对三峡库区36条重要支流的254个河段进行河流生境调查,进行不同河段下生境指标的因子分析,并进一步分析水文情势自然性与不同河段各生境因子的相关关系。结果表明,植被状况对3种不同河段来说均为重要生境因子,但受三峡水库蓄水影响,完全河段植被结构不完整;受库区蓄水影响,完全河段与双重河段及自然河段相比,流速流态状况、表层覆盖物状况、河岸带宽度、湿润率等生境因子有明显改变;水文情势自然性对不同河段生境因子的影响不同。

库区支流通航水域及设计通航水位的确定方法

以金沙江溪洛渡库区支流溜筒河为例,研究高坝库区内支流通航水域、航道等级及设计通航水位的确定方法。首先根据回水里程、水位保证率、航道条件、矿产资源分布、码头作业区规划等因素综合分析论证支流航道起点,确定通航范围,之后根据水深、河宽、弯曲半径等航道条件、跨河建筑物通航净空尺度、下游干流航道规划等级等因素确定支流航道等级,最后采用分段推算法确定设计最低通航水位。常年回水区设计最低通航水位采用梯级最低运行水位(死水位),而变动回水区的设计最低通航水位需要根据航道整治工程措施可行性、航道整治工程投资、通航保证率以及航道通过能力等进行综合分析确定。

三峡库区重要支流8种优势鱼类生长及其资源开发现状评估

根据2015年11月、12月和2016年5月、6月、9月三峡库区36条重要支流渔获物调查信息,基于FiSAT II软件对鲤(Cyprinus carpio)、瓦氏拟鲿(Pseudobagrus vachellii)、鲫(Carassius auratus)、蛇鮈(Saurogobio dabryi)、光泽拟鲿(Pseudobagrusnitidus)、?(Hemiculterleucisculus)、银鮈(Squalidusargentatus)和似鳊(Pseudobramasimoni)8种优势鱼类的生长及其资源开发现状进行了评估,旨在了解三峡库区重要支流鱼类资源变动趋势和生长情况,为该区域渔业管理和资源保护提供科学依据。结果显示, 8种鱼类生长指数(b)为2.74～3.11,近似等速生长;生长系数(K)大于0.2,为快速生长型;生长性能指数(φ?)为2.83～5.25;似鳊和鲫的资源开发率小于0.5,其余种类在0.5及以上;鲤、瓦氏拟鲿、蛇鮈、光泽拟鲿、?、银鮈的开捕体长分别控制在289 mm、253 mm、134 mm、102 mm、71 mm及52 mm以上,鱼类资源可得到有效恢复。研究表明,目前三峡库区重要支流鱼类资源开发过度;杂食性和肉食性鱼类生长速度呈加快趋势,而底栖动物食性鱼类呈减小趋势。

丹江口水库支流库区的淤积特点与问题

根据丹江口水库1960年与2003年两次全库实测1/10 000地形资料,对丹、汉两库支流淤积及形态进行了分析研究。丹、汉两库支流的总淤积量为2.29亿m3,占全库总淤积量的14.2%。其中汉江库区支流共淤2亿m3,库容淤积损失仅5.5%。支流库区本身的淤积纵剖面呈锥形体,但当干流库区的淤积发展速度快于支流淤积速度时,则干流淤积在支流口门就会产生拦门沙淤积,使支流淤积纵剖面呈两头翘的摇篮型形态。当支流年来水量小于或远小于支流库容时,则支流口门就会形成封闭式的拦门沙。封闭式拦门沙使得支流在低水位运用时,成为消落死套或消落死湖。汉江库区支流库容占39.8%,支流拦门沙问题值得重视与研究。

三峡库区河流生境质量评价

三峡水库建成蓄水后,库区流水生境的大幅度减少及垂直落差最高可达30 m的消落带的形成,使库区支流生境发生了剧烈变化,因此对库区河流生境质量评价十分必要。基于水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的河流生境评价指标体系,对三峡库区36条重要支流254个样点河段进行河流生境质量评价。结果表明,4.72%的样点河流生境质量处于优等,30.31%为良好等级,49.61%为一般等级,15.35%为较差等级,没有最差等级的样点。对于表征河流生境状况的水文情势、河流形态和河岸带生境3个类别,254个河段总体上河岸带生境状况最好,其次为水文情势,河流形态最差。从总体上来看,三峡库区支流生境质量是自然环境和人类活动相互作用的结果,其中河岸带植被状况、消落带宽度、人为干扰、河床底质状况、水文情势自然性等为主要的驱动因子。

在不同蓄水位下三峡库区春季水华特征及趋势分析

基于2004—2015年三峡库区支流春季水华的监测数据,开展了三峡库区不同蓄水位下春季水华特征及趋势分析。结果表明:总共有26条支流发生春季水华,香溪河为水华发生概率最高的支流。水华藻类优势种主要是硅藻和甲藻,甲藻水华出现的概率随着蓄水位的增加而增加,但是在持续几年175 m蓄水之后,甲藻水华出现的频率下降,硅藻水华出现的频率增加。在175 m蓄水之前,水华发生期藻类密度、叶绿素a含量及水体营养盐水平相对较低,此后都有了较高的提升,但是在持续几年175 m蓄水之后,藻类密度、叶绿素a浓度以及营养盐浓度都有下降趋势。对藻密度及叶绿素a含量与主要环境因子进行主成分分析(Principal components analysis)发现,藻密度和叶绿素a与总磷、总氮、高锰酸盐指数聚类一簇,藻密度、叶绿素a浓度与总磷、溶解氧、高锰酸盐指数显著正相关。在蓄水之后,三峡库区支流营养水平有所增加,随着蓄水位的增加,三峡库区支流断面的平均流速降低,在合适的温度下,三峡库区支流水华易发生。

三峡库区小江富营养化现状及防治建议

分析小江近10 a的监测数据发现,自三峡水库蓄水运用以来,库区支流小江流速缓慢,总磷、总氮等营养物质逐渐积累,尤其是总磷,其含量上升明显,水体富营养化状况不断加重,水华频发。对此,主要从氮磷含量等方面对小江水体营养状况进行了评价分析,并从营养削减控制和水力学调节等角度提出了若干建议,以期为小江乃至库区支流的富营养化防治提供参考。

小浪底水库坝前粗泥沙排放的构想

为了发挥小浪底水库的拦沙减淤作用,充分利用支流无效库容,设想结合现有的支流淤积形态及支流无效库容的分布情况,应用脉冲射流冲吸装备结合工程措施,以现有的支流作为处理库区泥沙的淤区,将库区淤积泥沙输移至两岸的支流内。可根据需要,依据泥沙的沉降特性和运动规律进行科学设计,有选择地淤积一定粒径的泥沙,排出对下游河道不产生淤积的冲泻质细颗粒泥沙,强化支流淤区的使用效率。

三峡库区重要支流鱼类多样性初探

为了解三峡库区重要支流鱼类多样性情况,于2015年和2016年对三峡库区36条支流各进行了一次调查。长度小于50 km的河流设置4个调查断面,长度为50～100 km的河流设置6个调查断面、长度为100～300 km和超过1 000 km的河流均设置8个调查断面。共统计渔获物685. 5,测量鱼类标本35 507尾,鉴定鱼类121种,分属于9目22科78属,种类组成以鲤形目及鲤科为主,其中中国特有种68种,长江上游特有种26种,外来物种9种。小江渔获物种类、中国特有种和长江上游特有种都最多,其次为綦江。研究表明:该区域鱼类以产粘性卵和底栖为主,食性以肉食性和杂食性为主;按照河流的长度分为4组,长度超过1 000 km的河流与另外3个河流长度组的平均分类差异指数(Δ+)有显著性差异(P<0. 05),各河流长度组分类差异变异指数(Λ+)无显著性差异(P>0. 05),Δ+和Λ+与河流长度无显著性相关性(P>0. 05);库区支流主要经济鱼类是鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)和光泽拟鲿(Pseudobagrus nitidus)。建议严防引进种逃逸,加大对珍稀特有鱼类的基础生物学研究,特别是人工繁殖工作,将对支流鱼类多样性保护发挥重要作用。

三峡库区重点支流水华现状、成因及防控对策

自2003年6月三峡水库蓄水以来,库区支流富营养化和水华问题备受关注。对库区12条重点支流2010—2020年的水质、水华监测数据进行了统计分析,结果表明:12条重点支流均发生过典型水华,近几年水华发生次数减少;水华主要发生在3—9月,以蓝藻和硅藻水华为主。暴发水华的根本原因是水体营养盐充足。支流监测数据表明,水体均处于中营养状态及以上。适宜的温度、光照和缓慢的水动力条件则是暴发水华的重要原因。目前,开展营养盐削减是控制三峡库区重点支流库湾水华的根本途径;通过物理方法、化学方法和生物操控方法消除水华的应用尚且较少;而通过水库生态调度抑制水华为可行方法。

三峡水库支流水体富营养化现状及防治策略

三峡水库蓄水以来,受干流回水顶托的影响,支流回水区由天然河流演变为库湾,水体自净能力大幅下降,自2003年起库区多条支流富营养化严重并多次发生水华。三峡水库实施175 m蓄水以及受上游新建水库的影响,库区支流水文条件改变,富营养化程度进一步加重。综合了2010年起实施175 m蓄水后连续7年库区支流富营养化状态的相关研究资料,对库区水体富营养化现状及评估预测方法进行分析,结合库区污染源及污染处置情况探讨了库区支流富营养化发展趋势,并对富营养化防治策略提出了相关建议,以期为三峡库区富营养化综合治理,确保水环境安全提供指导。