【摘要】：自三峽水庫蓄水以后，由于庫水位抬高，干支流水流變緩，水體富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，部分支流庫灣在春夏季多次暴發(fā)了嚴(yán)重的水華，部分學(xué)者認(rèn)為水流變緩是水庫富營養(yǎng)化的主要誘因之一，通過水庫調(diào)度改變庫區(qū)的水流條件，進(jìn)而控制水體富營養(yǎng)化已經(jīng)得到許多專家學(xué)者的認(rèn)可，但還沒有明確提出防控支流水華的水庫生態(tài)調(diào)度需求。本文基于CE-QUAL-W2建立三峽水庫干流-香溪河庫灣立面二維水溫水流模型，分析了分層異重流對香溪河庫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灣混合層深度（Zmix）對三峽水庫調(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建立三峽水庫干流-香溪河庫灣立面二維水溫水流模型能夠較準(zhǔn)確模擬出香溪河庫灣分層異重流的潛入形式、潛入厚度以及潛入距離等，與實測值高度吻合，從理論上進(jìn)一步證實了分層異重流是香溪河庫灣的主要水動力背景，該模型對香溪河庫灣的垂向特殊水溫分層結(jié)構(gòu)及其變化過程具有較好的模擬效果。由此證實該模型對三峽水庫干流和香溪河庫灣的水流水溫模擬是適用的，并且可以彌補(bǔ)野外監(jiān)測、室內(nèi)實驗和原位實驗的不足，也可為同類型支流庫灣以及水庫提供參考，可為進(jìn)一步研究支流庫灣水華機(jī)理及其生態(tài)調(diào)控方案提供數(shù)值研究平臺支持。 （2）根據(jù)模型輸出的2010年3月-2011年2月的三峽水庫干支流水溫、水流以及水體密度等數(shù)據(jù)分析香溪河庫灣分層異重流對庫灣水溫特性的影響得到以下結(jié)論： ①香溪河庫灣在三峽水庫常規(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，庫灣上游來流主要以表層-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，庫灣上游來流主要以底部形式流入庫灣，干流水體倒灌形式主要表現(xiàn)為中層，持續(xù)漲水時會出現(xiàn)短期的表層倒灌；汛末蓄水初期，庫灣上游來流仍以底部形式流入庫灣，干流水體主要是表層倒灌，而在蓄水末期干流水體則會以中層形式倒灌進(jìn)入庫灣；枯水運(yùn)用期，水庫保持高水位運(yùn)行，庫灣上游仍以底部流出庫灣，，干流水體主要從中下層-底部倒灌轉(zhuǎn)化。 ②香溪河庫灣水溫垂向時空分布差異顯著，庫灣上游由于受來流水溫的影響，水溫垂向分層較強(qiáng)；下游受干流倒灌水體以及水位波動的影響水溫垂向分層較弱。正是由于水庫干流與庫灣、庫灣與上游來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灣，而庫灣上游來流在春冬季會從表層流入庫灣、秋夏季從底部流入庫灣，并打破庫灣原有的水溫結(jié)構(gòu)。 ③香溪河庫灣水體混合層深度（Zmix）在時間上呈現(xiàn)春夏季淺、秋冬季深的特點；在空間上呈現(xiàn)庫灣中上游低、下游高的特點。春季庫灣表層水溫升高較快，底部水溫較表層相對滯后，表底溫差較大導(dǎo)致混合層顯著減��；夏季庫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，且由于三峽水庫蓄水導(dǎo)致干流水體由表層倒灌進(jìn)入庫灣使得水體混合層深度（Zmix）逐漸增大。 ④香溪河庫灣水體垂向穩(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，庫灣表層水體升溫較快，底部相對滯后，表底溫差逐漸增大，庫灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)逐漸增大；夏季庫灣水體垂向穩(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；秋季隨著三峽水庫蓄水，庫灣整體水溫分層狀態(tài)被逐漸打破，庫灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)明顯減��；冬季庫灣河口處水體為混合型，庫灣上游為弱分層水體。整體上，庫灣水體垂向穩(wěn)定系數(shù)從下游向上游逐漸增大，上游來流在一年中大部分時間相對庫灣水體溫度較低，以底部異重流形式流入庫灣，導(dǎo)致庫灣表底溫差較大，水體處于強(qiáng)分層狀態(tài)，而庫灣下游由于長期與干流水體有頻繁的交換過稱，因此水體處于長期混合水體或弱分層型。 ⑤三峽水庫干流分層異重流可以增大庫灣水體垂向混合程度，打破香溪河庫灣原有的水溫垂向分層結(jié)構(gòu)，使庫灣垂向水溫呈現(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灣水體混合層深度（Zmix）短期變化的主要原因，且三峽水庫短期持續(xù)漲水可以使中層或中上層分層異重流上升至表層，從而改變庫灣水體混合層深度（Zmix）。 （3）在初始水位為155m時，水位日漲幅在1.19-1.78m，且持續(xù)漲水3天時，倒灌水體會在庫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，水位日漲幅在0.80-2.40m，且持續(xù)漲水2天時，倒灌水體會在庫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灣長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，通過分層異重流來打破香溪河庫灣水溫分層以及增大混合層深度（Zmix）而達(dá)到防控庫灣水華暴發(fā)的可行性是存在的。
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV697.21

【參考文獻(xiàn)】

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1 馮靜;何太蓉;韋杰;;三峽工程蓄水前后庫區(qū)水質(zhì)變化及對策分析[J];重慶師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

2 謝濤;紀(jì)道斌;劉德富;朱冠霖;張宇;向經(jīng)文;;三峽水庫庫首水溫監(jiān)測及初步分析[J];長江流域資源與環(huán)境;2013年09期

3 吉小盼;劉德富;黃鈺鈴;紀(jì)道斌;易仲強(qiáng);;三峽水庫泄水期香溪河庫灣營養(yǎng)鹽動態(tài)及干流逆向影響[J];環(huán)境工程學(xué)報;2010年12期

4 鄭丙輝;王麗婧;龔斌;;三峽水庫上游河流入庫面源污染負(fù)荷研究[J];環(huán)境科學(xué)研究;2009年02期

5 張晟;李崇明;鄭丙輝;翟崇志;鄭堅;張芹;;三峽庫區(qū)次級河流營養(yǎng)狀態(tài)及營養(yǎng)鹽輸出影響[J];環(huán)境科學(xué);2007年03期

6 張晟;李崇明;付永川;張勇;鄭堅;;三峽水庫成庫后支流庫灣營養(yǎng)狀態(tài)及營養(yǎng)鹽輸出[J];環(huán)境科學(xué);2008年01期

7 郭勁松;陳杰;李哲;方芳;張超;田光;;156m蓄水后三峽水庫小江回水區(qū)春季浮游植物調(diào)查及多樣性評價[J];環(huán)境科學(xué);2008年10期

8 張晟;李崇明;鄭堅;劉婷婷;曾凡海;付永川;;三峽水庫支流回水區(qū)營養(yǎng)狀態(tài)季節(jié)變化[J];環(huán)境科學(xué);2009年01期

9 曹承進(jìn);鄭丙輝;張佳磊;黃民生;陳振樓;;三峽水庫支流大寧河冬、春季水華調(diào)查研究[J];環(huán)境科學(xué);2009年12期

10 段進(jìn);雒建利;王興平;唐軍;虞剛;;國家大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的建筑環(huán)境保護(hù)與發(fā)展研究——以南水北調(diào)工程東線江蘇段為例[J];中國科學(xué)(E輯:技術(shù)科學(xué));2009年05期

本文編號：2533482