高坝导致的河流气体过饱和及其对鱼类的影响

高坝泄洪是导致水中气体过饱和的主要因素,不仅能致鱼类气泡病,而且会给水生生物带来严重的危害。本文主要就气体过饱和及气泡病做了具体描述,首先叙述了气体过饱和的研究概况、导致气体过饱和的原因和水温、压强等影响气体过饱和的因素,具体分析了鱼类不同生活阶段、液静压、温度、间歇性的暴露、探知和躲避能力导致其对气体过饱和忍耐大小的状况,并对气泡病的内部损伤如血液中形成的气栓、外部症状如身体各个部位形成的气泡做了具体的描述。

三峡工程运行后长江中游溶解气体过饱和演变研究

为了分析三峡工程运行后泄洪对长江中游溶解气体过饱和的影响,建立了长江中游溶解氧数学模型,对不同流量下长江中游的溶解氧过饱和演变进行了模拟预测。模拟结果表明,三峡和葛洲坝过坝水流的溶解氧饱和度在流量40000～50000m3/s和100000m3/s附近存在2个峰值,长江中游河道天然情况下溶解氧过饱和恢复速度较为缓慢,平均每100km降低5%,洞庭湖水的汇入能显著降低长江干流的溶解氧过饱和度。当三峡出库流量超过40000m3/s时,其影响范围可达400km以上。讨论了溶解气体过饱和的不同指标间的关系,对气体过饱和可能造成的影响以及对长江中游鱼类目前的影响进行了阐述,认为通过三峡水库的调度减少出库高流量次数和历时是减缓下游溶解气体过饱和的有效手段。

溶解气体过饱和水体对胭脂鱼血气平衡影响初步研究

针对向家坝库区溶解性气体过饱和对鱼类的影响,开展溶解性气体过饱和自然水域中胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)的血气酸碱平衡的分析研究。结果表明,中度染毒组血液(暴露于溶解气体饱和水体2 h)碳酸氢根浓度(AB)、标准碳酸氢盐浓度(SB)、二氧化碳含量(TCO2)水平显著下降,全血碱超(BEb)、细胞外液碱超(BEecf)负值显著增加,p H、氧分压(p O2)、二氧化碳分压(p CO2)、血氧饱和度(SO2)均下降,半饱和度氧分压(p50)显著升高;重度染毒组(暴露于溶解气体饱和水体4 h)AB、SB、TCO2、p H、SO2均显著下降,BEb、BEecf负值均显著增加,p O2、p CO2均升高,p50显著升高;溶解气体过饱和水体引起胭脂鱼发生酸中毒。

鱼类对溶解气体过饱和水体的敏感性分析

大坝泄洪可携带大量空气进入水中,导致下游河道出现溶解气体过饱和,给水生生物特别是鱼类的生存造成威胁。通过自行设计的室内试验装置,研究了影响溶解气体过饱和度的因素及不同鱼类对气体溶解过饱和的敏感性。鱼类暴露在溶解气体过饱和环境中易出现突眼、充血和气泡等气泡病症状。鲢、鳙和鳊在溶解气体含量高的水体中容易患气泡病,草鱼和鲫稍次,基本可以忽略溶解气体过饱和对黄颡鱼和鲶的影响。

气体过饱和对草鱼和鲢受精卵、仔鱼和幼鱼的影响

通过气体过饱和发生装置来模拟高坝泄洪时产生的气体过饱和水体,设置气体饱和度分别为100%、110%、120%、130%、140%的水体,探明其对草鱼(Ctenopharyngodon idella)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)不同早期发育时期(受精卵、仔鱼、幼鱼)的影响,揭示了实验鱼在气体过饱和水中暴露时间和死亡率变化的关系,并计算了幼鱼在不同过饱和度的半致死时间。结果显示:各气体饱和度水体对实验鱼受精卵的发育和孵化均无显著影响;气体过饱和会导致实验仔鱼腹部肿胀充气,幼鱼各个组织均产生气泡;实验幼鱼对气体过饱和的耐受力低于仔鱼;气体饱和度越高对实验鱼的致死效应越强;草鱼仔幼鱼对气体过饱和的耐受力低于鲢。

气体过饱和对不同早期发育阶段鲫的影响研究

汛期长江流域大坝的泄洪可能导致下游水体气体过饱和,干扰或损害下游水生生物的正常生命活动。为了研究水体气体过饱和对长江流域重要经济鱼类鲫的影响,将处于不同早期发育阶段(受精卵、仔鱼、稚鱼和幼鱼)的鲫(Carassius auratus)暴露于气体饱和度分别为110%,120%,130%和140%的水体中,其中受精卵暴露至出膜,仔鱼、稚鱼和幼鱼均暴露96 h。结果表明:受精卵的孵化率变化范围为61.43%~72.86%,实验组与对照组之间孵化率无显著差异;仔鱼、稚鱼和幼鱼实验组均出现不同程度的气泡病症状;实验组死亡率随饱和度和暴露时间的增加而升高;相同饱和度下幼鱼死亡率最高,稚鱼次之,仔鱼最低;随着饱和度的升高,幼鱼的半致死时间显著减少。

总溶解气体过饱和对达氏鲟急性致死效应

为探讨总溶解气体(total dissolved gas,TDG)过饱和对达氏鲟(Acipenser dabryanus)耐受性的影响,选取达氏鲟幼鱼为研究对象,开展不同浓度的TDG过饱和水体急性暴露室内实验。结果表明:达氏鲟受TDG过饱和水体胁迫后,生理异常现象和气泡病症状较明显,表现出对TDG过饱和水体的低耐受性。在饱和度为125%、130%、135%和140%的TDG过饱和水体浓度下半致死时间分别为4.4、2.54、2.36和2.23 h,达氏鲟死亡率随暴露时间和TDG饱和度的增加而增加。

总溶解气体过饱和对鱼类影响研究进展

高坝下泄洪水导致大坝下游河道水体总溶解气体(TDG)过饱和,威胁着下游鱼类的生存。目前,高坝泄洪引起的TDG过饱和问题及其对鱼类的影响,已成为备受关注的生态环境问题之一。针对国内已有的研究,从气体过饱和引起的鱼类气泡病症状、耐受性、回避性等方面进行了总结。发现鱼类对TDG过饱和的耐受性阈值并未确定,TDG过饱和对鱼类影响的解决方案尚未明确。提出进一步开展野外原位观测试验,着手TDG与其他环境因子的耦合作用对鱼类的影响研究,以及利用多学科交叉的方法揭示TDG过饱和对鱼类影响的内在机制,有助于水库调度方案和鱼类保护措施的制定。

水利工程总溶解气体过饱和问题探讨

从对总溶解气体(TDG)过饱和概念的分析入手,阐述TDG过饱和的危害。通过对不同典型水体TDG饱和度的测量,表明泄流可以导致水体TDG含量增加甚至过饱和。在此基础上,采用试验研究的方法,探讨了TDG过饱和产生原因及其释放过程,表明水利工程泄流引起的TDG过饱和与泄流掺气、压力、紊动强度、水温等要素相关,并由此提出减缓水利工程TDG过饱和影响的建议。

金沙江上游梯级联合泄洪对下游河段总溶解性气体过饱和累积影响研究

水电工程建成运行后,泄水建筑物在泄水过程中由于水头高、流速大,会形成强掺气水流。水流进入到水垫塘内时,由于压强的升高导致大量的气体溶解成为溶解气体,从而造成总溶解气体过饱和(Total dissolved gas,简称TDG)现象。本文通过对金沙江上游叶巴滩、拉哇及巴塘三个梯级进行预测分析,研究梯级联合泄洪工况下对总溶解性气体过饱和的累积影响,同时根据研究结果提出减缓影响的建议。

旋流环形堰竖井泄洪洞总溶解气体过饱和生成及输运数值研究

旋流环形堰竖井泄洪洞是一种采用新型入口布置的内消能装置。由于其结构简单、消能效果好且出口无雾化等特点,在水电站应用中得到广泛关注。然而,其泄洪时的总溶解气体(total dissolved gas,TDG)过饱和这一关键问题的研究目前鲜有报道。该文使用VOF模拟泄洪过程中的自由液面,并分析了有顶压板和无顶压板时的流态差异,采用Ansys Fluent结合UDF(user-defined function),模拟泄洪过程中的TDG饱和度,建立了旋流环形堰竖井泄洪洞中TDG的生成和输运模型。结果表明,泄洪流速对TDG饱和度的影响较大:5 000年一遇洪水(流量Q=503.36 m^(3)/s)情况下,TDG饱和度可能超过140%,并在下游保持较高水平;200年一遇洪水(流量Q=248.39m^(3)/s)情况下,最大TDG饱和度可降至约130%,并在下游保持在120%左右。此外,对已建立的三维两相流模型中影响TDG的两个关键参数:掺气率和初始气泡半径进行了敏感性分析。结果发现,TDG饱和度随掺气率的增加和初始气泡半径的减小而增加,且掺气率的影响占主导地位。

三倍体虹鳟幼鱼对过饱和总溶解气体的耐受能力

为了解发育早期三倍体虹鳟(Oncorhynchus mykiss)对过饱和总溶解气体(TDG)的耐受性,将体质量为(0.22±0.13)g和(0.68±0.17)g的两种规格的虹鳟幼鱼放在水箱中,通过自制的总溶解气体发生装置将过饱和的总溶解气体注入水箱中,饱和度分别为110%~130%、130%~150%和80%~85%(对照组),研究在不同饱和度水体中不同规格的三倍体虹鳟幼鱼的行为变化,TDG饱和度的死亡率与时间的关系及半致死时间。结果表明,TDG过饱和胁迫三倍体虹鳟幼鱼时气泡病症状随胁迫时间的延长及TDG饱和度的升高而加重;半致死时间(LT_(50))与TDG饱和度和规格均极显著相关(P<0.001)。TDG饱和度在110%~130%时,小规格和大规格鱼的LT_(50)分别为18.48 h和4.45 h,说明小规格鱼的耐受性高;TDG饱和度在130%~150%时,大规格鱼的LT_(50)为1.54 h,耐受性更强。本研究结果可为制定鱼类保护措施提供参考。

基于格子Boltzmann方法的航道整治建筑物影响下过饱和总溶解气体输移释放规律

基于双分布函数-浅水Lattice Boltzmann方法,建立了过饱和总溶解气体(TDG)输移模型,研究某电站下游航道整治建筑物对河道内TDG输移规律的影响。结果显示,整治建筑物的修建对主流区流态和TDG变化影响较小;航道整治建筑物对河道过饱和TDG时空分布的影响主要表征于整治建筑物局部区域范围内,整治建筑物坝田回流区流速降低,水体传质减弱,从而导致TDG浓度降低且低浓度区域面积增加,可以为鱼类提供一定避难空间。该研究为水体中TDG输移扩散的研究提供了一种新的方法,同时为改善电站泄水导致TDG过饱和对鱼类的不良影响和建设生态水道提供科学依据。

高坝工程总溶解气体过饱和影响的原型观测

高坝泄水对环境的不利影响之一是会产生总溶解气体(TDG)过饱和,导致鱼类患气泡病甚至死亡.本文通过对紫坪铺、三峡、二滩、漫湾、大朝山、龚嘴和铜街子等工程的观测,探讨了影响高坝工程过饱和TDG生成与释放过程的主要因素.其中,消能方式、泄洪流量与泄水建筑物的布置是影响过饱和TDG生成的主要因素,发电尾水的掺混作用可有效降低坝下TDG过饱和度,而支流汇入、水深、紊动是影响TDG过饱和沿程释放的重要因素.观测结果还表明泄水期间TDG过饱和度垂向、横向分布存在规律.研究对积累高坝TDG原型观测经验,评价其对环境的影响具有重要意义,可为TDG过饱和问题的理论研究提供基础数据和参考依据.

总溶解气体过饱和含沙水体对齐口裂腹鱼影响的实验研究

高坝泄洪形成总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和的含沙水流,由于泥沙的作用,加剧了对高坝下游鱼类的影响。为探讨TDG过饱和含沙水体对鱼类影响的规律,以齐口裂腹鱼幼鱼为实验对象,选取中值粒径为7.4μm的泥沙,对TDG饱和度为100%、120%、125%、130%、135%、140%的水体,分别设置0、20、60、80 mg/L的含沙量实验工况,开展含沙水体TDG过饱和的持续暴露实验。实验结果表明,含沙量不同但TDG饱和度保持为100%不变的实验组中,未出现实验鱼死亡现象。TDG饱和度为130%时,含沙量为0、20、60、80 mg/L的实验组中,实验鱼的半致死时间分别为15.3 h、10.75 h、8.3 h、7.85 h。在TDG饱和度相同时,含沙量越高半致死时间越短,但高含沙量实验组(60 mg/L,80m g/L)的半致死时间相差不大;含沙量相同时,TDG饱和度越高,半致死时间越短。

三峡水库动态汛限调度对气体过饱和减缓效果研究

由于三峡大坝泄洪而导致的下游河道溶解气体过饱和,对长江中游的水生态特别是鱼类将造成不利影响。为了减缓这种影响,采取一定措施减缓下游河道的气体过饱和现象十分必要。通过水库调度,尽量减少水库出库流量从而减少弃水是一种最为有效和可行的方案。本文设计了4种不同汛限水位的动态汛限调度方案,根据水库调洪计算方法,在丰、平、枯三种典型水文年型下汛期对下游气体过饱和的减缓效果进行比较,结果表明采用动态汛限调度方式可有效缓解坝下溶解气体过饱和现象。本文还对三峡动态汛限调度的可行性进行了简要分析。

长薄鳅对过饱和总溶解气体的回避特征研究

高坝泄洪过程中,高速水流造成下游水体的总溶解气体(Total Dissolved Gas,TDG)过饱和极易使得水体中的鱼类患上气泡病,进而对下游水体的鱼类生存造成威胁。为了探究长薄鳅(Leptobotia elongate)幼鱼对TDG过饱和水体的探知回避能力,本实验以2月龄的长薄鳅为研究对象,记录其在不同TDG饱和度水体中的反应和趋向。结果表明,在120%TDG过饱和水体中,长薄鳅回避率为-20%,其对该饱和度下的水体表现出了一定的趋向性;TDG饱和度为130%时,长薄鳅回避率为-2%,无明显回避能力;TDG饱和度为140%时,长薄鳅展现出微弱的回避特征,其在清水与过饱和水体之间往复游动,最终回避率为12%;150%TDG过饱和水体中,长薄鳅体现出敏锐的探知能力,1~2 min后开始频繁游动,同时具有一定的回避能力,回避率为34%。长薄鳅的回避率与过饱和水体浓度呈现较强的线性相关关系,水体TDG饱和度越高,实验鱼回避现象越明显。

过饱和总溶解气体释放过程预测

通过室内试验,研究泄流水体中过饱和总溶解气体的释放过程,分析了影响气体从水中释放的主要因素。利用原型观测资料对已有的过饱和总溶解气体释放的数学模型进行验证,同时对释放系数公式进行了修正。在此基础上预测了金沙江某电站下游河段过饱和总溶解气体的沿程释放规律。

溢洪道挑流坎对消力池内过饱和气体的影响分析

消力池中过饱和气体的浓度通常与包括溢洪道射流流态在内的多种影响因素有关。为了得到溢洪道射流流态与溢洪道结构之间的关系,在采用室内物理模型试验分析各种溢洪道流态的基础上,基于气体向气泡界面和水体表面传质的机理,通过建立三维两相流数学模型,模拟分析了不同溢洪道结构对消力池内饱和气体的影响。结果表明,溢洪道挑流坎可大幅降低消力池中的过饱和气体浓度。

中国高坝工程过饱和总溶解气体研究进展

高坝泄洪会导致下游水体总溶解气体过饱和,鱼类长期处于这种环境容易患气泡病甚至死亡。为保护生态环境,找出切实可行的TDG饱和度消减措施,我国针对高坝泄洪导致的总溶解气体过饱和现象开展了大量研究。对高坝工程过饱和溶解气体的产生、释放过程、鱼类对过饱和溶解气体耐受性、TDG饱和度预测模型及TDG过饱和减缓措施的研究成果进行了总结,同时针对已有研究成果的不足提出了建议,旨在为进一步开展研究工作提供参考。