水库溢流式取水口下泄水温数值模拟

水库溢流式取水口作为一种有效缓解下泄低温水的分层取水措施,得到了越来越广泛的应用,糯扎渡水电站拟采用溢流式取水口.为较好地模拟取水口前库区复杂的地形边界,采用σ坐标系,建立了糯扎渡水电站溢流式取水口下泄水温的三维数值模型,数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证.在水库水温分布已知的条件下,数值模拟了取水口不同引水流量和开启组合的下泄水温.取水口引水流量越大,下泄水温越高;下泄水温提高的幅度,不仅取决于引水流量,还取决于水库水温垂向分布.取水口开启组合对下泄水温影响较小.     

大型水库水温分层影响及防治措施

大型水库的建成与投产,为我国的现代化建设提供了巨大的经济效益和社会效益.同时,大型水库特别是调节性能好的水库由于大量水体的蓄积,使水库在沿水深方向出现了有规律的水温分层现象.这种水温分层现象使库区内水生生物结构发生变化,影响库区的水质.又由于水电站泄水设施因发电要求而使泄水口高程较低,因此水库的水温分层使冬季下泄水温较天然情况高,而春、夏季下泄水温较天然情况低.下泄低温水可使鱼类在产卵、生长及捕食方面受到极不利的影响,造成鱼类资源的减产甚至某些鱼种的灭绝.下泄低温水还会对农作物产生＂冷害＂影响,造成减产甚至绝产.因此,在进行大型水电工程规划、设计、运行的同时应积极开展水库水温结构及下泄水温计算和研究,及时采取有效减缓低温水下泄的各项措施,以实现水资源开发利用和生态保护的＂双赢＂.     

叠梁门分层取水对下泄水温的改善效果

水库升温期泄放低温水现象是大中型水电工程普遍面临的环境问题.叠梁门分层取水是提高水库下泄水温的有效工程措施,也是水电工程生态环境保护尤其是水生态保护的重要手段.以滩坑水电站叠梁门分层取水设施投入运行前后的水温观测为基础,从水库调度过程和不同取水口形式等方面分析了叠梁门运行对下泄水温的改善效果.针对库区坝前水温和发电下泄水温对分层取水措施的响应规律,探讨了通过调整门顶水深进一步改善下泄水温的可行性.认为滩坑水库较大的垂向温差是形成下泄低温水的主要原因,叠梁门门顶水深对下泄水温具有决定性影响,应尽可能降低门顶水深以提高下泄水温.提出了优化叠梁门设计及运行管理的建议.     

牛栏江滇池补水工程汛期泥沙问题的成因机制

牛栏江滇池补水工程自2013年通水以来对改善滇池水质发挥了重要作用,但实际运行中存在汛期水体浑浊的现象,对瀑布公园、盘龙江河道景观及城市供水等造成了影响.根据多次现场考察与观测结果,本文研究了水源地德泽水库中取水口及其上游牛栏江和左岸支流干河的水沙运动规律及汛期水体泥沙含量偏高的成因机制,认为造成取水口含沙量偏高的主要原因,一是入库泥沙较细,沉降速度较小,水库回水长度难以满足细颗粒泥沙沉降距离的要求;二是取水口以上河段存在表层、中层和底层异重流,频繁出现的中、底层异重流常会导致取水口所在高程处的含沙量显著增加,不利于泵站取水;三是取水口断面距离交汇口较近,干、支流交互作用会扰动取水口附近的含沙量分布,且支流含沙量较大的洪水汇入干流时会造成取水口断面含沙量的升高.研究结果深化了对细颗粒泥沙在水库变动回水区运动特点的认识,可为牛栏江滇池补水工程汛期泥沙问题的治理提供参考.     

水库水温分层的流场分析

水库水温分层是流体密度流现象的一种,其形成受库区内流场、太阳辐射和表层热交换的共同影响,而水温分层状态的出现又将影响水库来流在库区的流动过程和出库水流的温度.以流场与温度场耦合计算的立面二维水库水温模型为基础,对水温分层的主要影响因素进行了理论分析,结合数值模拟讨论了温度场与流场的相互作用,对分层状态与来流发展特别是与垂向流动的关系进行了剖析.认为一定的来流水温差和表层热通量是水库形成分层状态的必要条件;水库表层温跃层对紊动扩散的抑制使温跃层内纵向和垂向动量均低于层外水体,上游来流高温水遇此温跃层之后易被阻碍而形成密度流下潜;双温跃层主要由高温流动层通过紊动不完全侵蚀底部低温水层而形成;水库底部回流区方向受主流动层流线方向控制并随主流动层流线趋于水平而被压缩;泄流孔口高程处主流动层形成的流速切应变使附近温度梯度减小,等温线趋于稀疏,主流动层随流量增加而增厚.     

密云水库水温分布特征

为了分析密云水库近10年来水温分布规律,尤其是1999年以来入流减少对于水温结构的影响,该文在CE-QUAL-R1模型的基础上建立了适用于密云水库的垂向一维水温模型。利用1991和2006年的实测数据对模型进行参数率定和验证,进而模拟1998—2007年水库水温的时空分布。结果表明:在来流减少、水位大幅下降的情况下,密云水库的水温分层现象仍然存在,分层从春夏之交持续到秋季,最大温差超过10℃;当有较大的流量入库时,水库将出现双斜分层的水温结构;随着水位的下降,表层水温变化很小、中层水温上升幅度较大、底层水温上升幅度较小;取水口出流水温随着水位的下降而升高,高水位时最大值出现在秋季,低水位时最大值出现在夏季。     

山口岩水库坝前水域铁、锰垂向分布特征及成因分析

为探究分层型水源水库坝前水域铁、锰垂向分布特征,于2018年6月至2019年5月对山口岩水库不同深度铁、锰浓度进行监测,并结合坝前水温、溶解氧、pH的变化特征,探讨了铁、锰超标的成因.结果表明:山口岩水库坝前水域水温分布在冬春交汇期为混合型,其余季节属于分层型,溶解氧随水温呈垂向分布,夏季至冬季50 m以下水体均处于厌氧环境,其中冬季30 m以下水体溶解氧浓度在0.2～2 mg/L之间.坝前水体铁、锰浓度垂向分布特征明显,底层水体铁、锰浓度从夏季开始超标一直持续至春初.夏秋季超标集中发生在50 m以下水体,冬季超标范围上升至24 m,浓度达全年最大.表层水体在春季初出现铁、锰浓度超标,4月份铁、锰浓度均降至限值以下.综合分析表明水库坝前水体铁、锰浓度超标的主要原因是沉积物在长时间的厌氧酸性条件下的内源释放,随着水体分层结构稳定性的下降污染范围逐渐增大,冬末春初水体对流加剧是引起表层水体铁、锰超标的原因.     

澜沧江不同中游水库分层对溶解氧垂向分布的影响研究

弱水动力情势下的水体水温分层是普遍的自然现象.为了研究澜沧江不同水深水库的水温分层与溶解氧垂向分布的关系,于2017年6月(丰水期)、2018年1月(枯水期)对小湾、漫湾、大朝山和糯扎渡4个中游水库(样点实测水深172 m、46 m、53 m、105 m)相关环境因子进行监测.结果表明,小湾和糯扎渡水体出现分层,深度大、水体滞留时间长(142.66 d、158.58 d)所表征的表底能量输入差异大、水体更新慢为分层主要成因;而漫湾和大朝山水体深度小,水体滞留时间短(8.66 d、8.18 d),水体未出现分层.因分层明显,空气对底层水体的复氧受阻导致小湾水库、糯扎渡水库溶解氧浓度垂向差异较大,甚至呈现先下降后上升的"倒V"分布模式,在温跃层区域出现温跃层溶解氧极小值(MOM)现象;而漫湾、大朝山等混合型水库因无分层,物质垂向交换频繁,溶解氧垂向差异不大.MOM区域的溶解氧和浮力频率N~2呈显著负相关.大浮力频率表征的密度分层可能导致沉降有机物质停留时间较长,同时对溶解氧扩散的阻隔都是MOM现象产生的重要原因.     

水库铁、锰超标原因分析及防治对策

就福州市某水库中铁、锰超标状况与国内一些水库铁、锰污染情况进行比较分析,探讨了水温分层、台风对水库水体铁、锰超标的影响,提出相应的防治对策.     

福建省山仔水库水体季节性分层特征研究

对福建省敖江流域山谷型的山仔水库2005年水温和水化学(DO、pH、总溶解性磷质量浓度)进行监测,结果表明:山仔水库的水温在3-11月之间保持稳定分层,在夏季形成明显分层,这种温度分层结构有效限制了上下水团的混合,形成显著的水体溶解氧分层,特别是夏季由于有机物的消耗,在沉积物-水界面形成厌氧层;12月至次年1-2月随着水体表层气温的急剧下降,水体分层结构失稳,水库上下层水体垂直交替,底部厌氧释放的还原性物质被带入上层湖水,说明水温季节性的分层对山仔水库水质的变化起重要作用.     

水电站叠梁门分层取水流动规律及取水效果

对于温度成层型水库,水电站进水口分层取水方式正逐步被采用,目的是尽量取用水库不同层水体,减轻下泄低温水对下游河段环境的负面影响。目前缺乏分层取水流动规律及取水效果的研究。以糯扎渡水电站进水口叠梁门分层取水方案为例,通过数值模拟方法,研究叠梁门分层取水的流动规律,在水库水温分布已知的条件下,探讨叠梁门取水控制下泄水温的效果。研究成果对水电站进水口分层取水设计及运行管理具有重要意义。     

长潭水库铁锰超标原因分析及防治对策

对浙江台州长潭水库中铁锰超标状况分析,探讨了水温分层、基岩、季节性缺氧、台风对水库水体铁锰超标的影响,提出相应的防治对策。     

福建省山仔水库蓝藻门微囊藻属时空分布研究

于2011年不同季节对山仔水库水体物理和化学指标、浮游植物和浮游动物进行监测,分析了蓝藻门微囊藻属在水平和垂向空间上的分布规律,探索了微囊藻属生物量与环境因子的相关关系.结果表明,不同季节山仔水库大坝断面微囊藻属细胞丰度在105~107L-1之间变化,夏季水体微囊藻属细胞丰度达到107L-1,浮游植物群落中微囊藻属的比例高达95%以上;冬季水体微囊藻属细胞丰度为105L-1,浮游植物群落中微囊藻属的比例在20%~45%.5-9月,表层水体微囊藻属细胞丰度高于底层水体,秋末到冬季水体表层与底层的微囊藻属细胞丰度相差不大,水温与微囊藻属细胞丰度呈显著正相关,轮虫与微囊藻属细胞丰度呈显著负相关.分析可知,水温分层是影响山仔水库微囊藻属垂向分布的重要因素之一.     

应用Logistic曲线预测水库垂向水温

针对分层水库垂向水温分布,提出一种估算水温的新方法——Logistic曲线法。利用新安江水库为期1a的原型观测资料,采用SPSS软件率定并优选模型参数,结果表明拟合精度较高。在此基础上,利用收集到的其他水库实测资料验证了模型的适用性,发现该模型对不同类型(混合型、稳定分层型)、不同时期(升温期、稳定分层期)的水库垂向水温分布有较好的拟合效果。此外,探讨了该模型应用于预测水库水温时的模型参数确定方法及步骤。     

三峡水库和长江宜昌段河道夏季日间水环境初步评价及对策分析

采用原位监测在夏季从三峡库区到下游枝江的长江干流区段选定监测点进行日间水体环境指标测量。结果表明,三峡大坝上下游表层水温有明显差异性,西陵峡内长江水温无较大变化,流经宜昌城区后水温高于三峡水库。经水库温度分布模拟,三峡水库水温各季节分布差异明显,体现出水温分层现象,最低水温出现时间向后推迟。大坝下游溶氧较高,风速强也会使DO上升。从西陵峡口开始表层水体pH不断下降,应考虑实施兼顾生态保护的水库调度。     

长沙地区湖泊水库水温变化及影响因素研究

以长沙地区用于水源热泵的湖泊水库水体作为研究对象,建立一个湖泊水体水温计算模型,通过模型求解结果与实测数据的对比,验证了模型的正确性.利用建立的水温模型研究了长沙地区的湖泊水体水温变化规律及其影响因素,计算出长沙地区湖泊水体冷凝热与取热量热承载能力,并且对冷热承载能力的影响因素进行了分析,其结果可作为以湖泊水体为热源的水源热泵系统的设计参考.     

百花水库水质模拟及季节性水质恶化控制对策

猫跳河梯级水库自20 世纪90 年代起频繁出现季节性突发污染事件. 选择位于猫跳河干流的百花水库作为研究对象, 对其水温、溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度、营养盐浓度进行了为期12 个月的连续监测. 通过分析水库垂直剖面方向上水温及DO 浓度的季节变化趋势, 验证了水体季节性分层现象是导致突发水质恶化的主要原因. 引入水质分析模拟程序(water quality analysis simulation program, WASP) 对水温、DO 浓度、NH⁺ ₄ 浓度进行模拟, 模拟结果与监测值季节变化趋势吻合, 证明该模型可以应用于百花水库的水质模拟. 利用WASP 对水库进行了流量调度模拟. 结果表明, 进行有效的季节性水量调控可以达到改善该水库季节性缺氧状况的目的.     

龙头水库方案变化对下游梯级开发的水温累积影响

梯级开发将引起河段水温累积影响,为研究龙头水库方案调整而引起的水温累积影响的新变化,以黄河上游某河段为例,基于河段上各水文站的观测资料和龙羊峡、刘家峡的实测资料,采用三维水温模型预测各梯级水库的水温分布,对比各梯级的水温累积影响.研究结果表明:龙头水库兴建使下游水温呈现冬季升高和夏季降低的均化过程,较天然状况存在滞后性;水电站B和D对水温累积影响呈现协同增大效应,水电站F呈现削弱减小效应;在暖季龙头水库方案变化对梯级末端仍有影响.研究结果可为河段梯级规划环境影响评价提供科学依据.     

引黄入晋工程申同嘴水库冬季输水安全性分析

为给万家寨引黄入晋工程中中同嘴水库是否采取保温措施提供决策依据,针对水库水温的变化情况建立了基于冰屑形态的水体结冰时间计算模型和基于冰盖形态的出库水温计算模型,计算了水库水体的结冰时间和出库水温．结果表明：库水结冰时间取决于库水位和入库水温,其中库水位影响较大;在形成有效冰盖的状态下,不采取保温加盖措施也能保证冬季输水安全．     

汾河水库水体分层及对策

介绍了汾河水库概况和水体分层,分析了水体分层的危害,提出了解决汾河水库水体分层的对策。