【摘要】：自三峽水庫(kù)蓄水以后，由于庫(kù)水位抬高，干支流水流變緩，水體富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，部分支流庫(kù)灣在春夏季多次暴發(fā)了嚴(yán)重的水華，部分學(xué)者認(rèn)為水流變緩是水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的主要誘因之一，通過(guò)水庫(kù)調(diào)度改變庫(kù)區(qū)的水流條件，進(jìn)而控制水體富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)得到許多專家學(xué)者的認(rèn)可，但還沒(méi)有明確提出防控支流水華的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度需求。本文基于CE-QUAL-W2建立三峽水庫(kù)干流-香溪河庫(kù)灣立面二維水溫水流模型，分析了分層異重流對(duì)香溪河庫(kù)灣水溫特性的影響以及設(shè)置不同的調(diào)度工況，分析干流倒灌異重潛入深度以及庫(kù)灣混合層深度（Zmix）對(duì)三峽水庫(kù)調(diào)度的定量響應(yīng)關(guān)系。主要研究工作及結(jié)論如下： （1）基于CE-QUAL-W2建立三峽水庫(kù)干流-香溪河庫(kù)灣立面二維水溫水流模型能夠較準(zhǔn)確模擬出香溪河庫(kù)灣分層異重流的潛入形式、潛入厚度以及潛入距離等，與實(shí)測(cè)值高度吻合，從理論上進(jìn)一步證實(shí)了分層異重流是香溪河庫(kù)灣的主要水動(dòng)力背景，該模型對(duì)香溪河庫(kù)灣的垂向特殊水溫分層結(jié)構(gòu)及其變化過(guò)程具有較好的模擬效果。由此證實(shí)該模型對(duì)三峽水庫(kù)干流和香溪河庫(kù)灣的水流水溫模擬是適用的，并且可以彌補(bǔ)野外監(jiān)測(cè)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和原位實(shí)驗(yàn)的不足，也可為同類型支流庫(kù)灣以及水庫(kù)提供參考，可為進(jìn)一步研究支流庫(kù)灣水華機(jī)理及其生態(tài)調(diào)控方案提供數(shù)值研究平臺(tái)支持。 （2）根據(jù)模型輸出的2010年3月-2011年2月的三峽水庫(kù)干支流水溫、水流以及水體密度等數(shù)據(jù)分析香溪河庫(kù)灣分層異重流對(duì)庫(kù)灣水溫特性的影響得到以下結(jié)論： ①香溪河庫(kù)灣在三峽水庫(kù)常規(guī)調(diào)度運(yùn)行期內(nèi)均存在顯著的分層異重流現(xiàn)象，汛前消落期，庫(kù)灣上游來(lái)流主要以表層-底部轉(zhuǎn)化，干流水體倒灌形式表現(xiàn)為從底部-中層-表層轉(zhuǎn)化；汛期，庫(kù)灣上游來(lái)流主要以底部形式流入庫(kù)灣，干流水體倒灌形式主要表現(xiàn)為中層，持續(xù)漲水時(shí)會(huì)出現(xiàn)短期的表層倒灌；汛末蓄水初期，庫(kù)灣上游來(lái)流仍以底部形式流入庫(kù)灣，干流水體主要是表層倒灌，而在蓄水末期干流水體則會(huì)以中層形式倒灌進(jìn)入庫(kù)灣；枯水運(yùn)用期，水庫(kù)保持高水位運(yùn)行，庫(kù)灣上游仍以底部流出庫(kù)灣，，干流水體主要從中下層-底部倒灌轉(zhuǎn)化。 ②香溪河庫(kù)灣水溫垂向時(shí)空分布差異顯著，庫(kù)灣上游由于受來(lái)流水溫的影響，水溫垂向分層較強(qiáng)；下游受干流倒灌水體以及水位波動(dòng)的影響水溫垂向分層較弱。正是由于水庫(kù)干流與庫(kù)灣、庫(kù)灣與上游來(lái)流相互之間的水溫差，使得干流水體以底部、中下層、中層、中上層和表層等不同形式潛入庫(kù)灣，而庫(kù)灣上游來(lái)流在春冬季會(huì)從表層流入庫(kù)灣、秋夏季從底部流入庫(kù)灣，并打破庫(kù)灣原有的水溫結(jié)構(gòu)。 ③香溪河庫(kù)灣水體混合層深度（Zmix）在時(shí)間上呈現(xiàn)春夏季淺、秋冬季深的特點(diǎn)；在空間上呈現(xiàn)庫(kù)灣中上游低、下游高的特點(diǎn)。春季庫(kù)灣表層水溫升高較快，底部水溫較表層相對(duì)滯后，表底溫差較大導(dǎo)致混合層顯著減��；夏季庫(kù)灣表層水溫高且容易與底部低溫水體產(chǎn)生較大溫差，混合層深度達(dá)到全年最低；秋冬季光照強(qiáng)度不大，且由于三峽水庫(kù)蓄水導(dǎo)致干流水體由表層倒灌進(jìn)入庫(kù)灣使得水體混合層深度（Zmix）逐漸增大。 ④香溪河庫(kù)灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)隨季節(jié)變化差異性較大，春季隨著氣溫的迅速升高，庫(kù)灣表層水體升溫較快，底部相對(duì)滯后，表底溫差逐漸增大，庫(kù)灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)逐漸增大；夏季庫(kù)灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)顯著增大，水體分層區(qū)域較春季明顯增大，庫(kù)灣中上游呈分層狀態(tài)，下游為弱分層型；秋季隨著三峽水庫(kù)蓄水，庫(kù)灣整體水溫分層狀態(tài)被逐漸打破，庫(kù)灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)明顯減��；冬季庫(kù)灣河口處水體為混合型，庫(kù)灣上游為弱分層水體。整體上，庫(kù)灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)從下游向上游逐漸增大，上游來(lái)流在一年中大部分時(shí)間相對(duì)庫(kù)灣水體溫度較低，以底部異重流形式流入庫(kù)灣，導(dǎo)致庫(kù)灣表底溫差較大，水體處于強(qiáng)分層狀態(tài)，而庫(kù)灣下游由于長(zhǎng)期與干流水體有頻繁的交換過(guò)稱，因此水體處于長(zhǎng)期混合水體或弱分層型。 ⑤三峽水庫(kù)干流分層異重流可以增大庫(kù)灣水體垂向混合程度，打破香溪河庫(kù)灣原有的水溫垂向分層結(jié)構(gòu)，使庫(kù)灣垂向水溫呈現(xiàn)獨(dú)特的分布形式，干流分層異重流潛入形式的變化是庫(kù)灣水體混合層深度（Zmix）短期變化的主要原因，且三峽水庫(kù)短期持續(xù)漲水可以使中層或中上層分層異重流上升至表層，從而改變庫(kù)灣水體混合層深度（Zmix）。 （3）在初始水位為155m時(shí)，水位日漲幅在1.19-1.78m，且持續(xù)漲水3天時(shí)，倒灌水體會(huì)在庫(kù)灣中上游從中層上浮至表層，且?guī)鞛郴旌蠈由疃龋╖mix）顯著增大，增幅在0.92-6.15m；在初始水位為145m時(shí)，水位日漲幅在0.80-2.40m，且持續(xù)漲水2天時(shí)，倒灌水體會(huì)在庫(kù)灣中上游從中層上浮至表層，且?guī)鞛乘w混合層深度（Zmix）顯著增大，增幅在0.64-8.24m。 （4）在短期持續(xù)漲水調(diào)度工況下，不同水位日漲幅以及漲水天數(shù)的增加不能夠改變香溪河庫(kù)灣長(zhǎng)期存在的分層異重流的潛入形式，但可以改變其水力學(xué)要素，即分層異重流的潛入厚度、潛入距離，且水位日漲幅越大其倒灌厚度越大，倒灌距離越遠(yuǎn)。因此，通過(guò)分層異重流來(lái)打破香溪河庫(kù)灣水溫分層以及增大混合層深度（Zmix）而達(dá)到防控庫(kù)灣水華暴發(fā)的可行性是存在的。
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV697.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2533482