三峡水库调度对干支流水体层化结构的影响研究

发布时间：2020-04-01 19:40

【摘要】：三峡水利枢纽工程已进入正常运行期,在发挥巨大的防洪、发电、航运、补水等社会经济生态效益的同时,也带来了诸如支流库湾水华等一些生态环境问题。干支流两种水体层化结构的差异产生了两种截然不同的水生态环境,水华情势也因此而迥异。本文采用数值模拟与野外监测相结合的方法,基于CE-QUAL-W2模型,建立了三峡水库干支流立面二维耦合模型,通过实测水位流量及水温资料,对模型相关参数进行了率定,使模型能较精确地反映实际情况。使用模型计算了三峡水库不同时期(汛期、消落期、蓄水期)不同工况下的干支流水位、流量、水温及混合层真光层深度等,分析了不同调度情形下的干支流水流交换模式及其对典型支流香溪河库湾水华生消的影响,提出了防控支流水华的调度方案和准则,可为三峡水库运行管理相关部门提供决策支持。主要工作及结论如下:(1)建立的三峡水库干支流立面二维耦合模型能较准确地模拟干流不同时期的主要水位站点的沿程水位变化及典型断面水温分布特征,也能较好地反映香溪河库湾不同时期不同区域水流交换模式和水温垂向分布特性,率定效果较好。(2)根据水位日变幅的相关性将长江干流沿程各点水位变化对三峡水库调度响应的敏感程度,结果表明,汛期时,奉节~坝前为敏感区,清溪场~奉节段为较敏感区,寸滩~清溪场段为次敏感区;消落期时敏感区范围扩大至长寿,寸滩~长寿段为较敏感区;蓄水期时,巴东~坝前段为敏感区,奉节~巴东段为较敏感区,寸滩~清溪场段为次敏感区。(3)三峡水库调度能改变干支流水体交换模式,异重流倒灌模式在“表-中-底-中-表”之间不断转换,短时间水位波动会加速或延缓这一循环过程,水位波动幅度越大,转换越频繁。(4)香溪河库湾混合层与真光层之比(混光比)和叶绿素a浓度之间存在显著相关关系,可将混光比等于2.8作为防控水华的阈值和调度时机,当混光比小于2.8时,水华发生的风险增大,此时宜启动水库调度防控水华风险,但不同时期调度周期不同。(5)随着金沙江上游梯级水库的投入使用,水文测站的增加和气象水文预报精度的提高,使得三峡水库汛期防洪调度更加灵活多变,汛末提前蓄水成为可能,故在不同时期,通过三峡水库调度防控支流水华的可行性也极大增加。(6)针对不同时期支流水华问题,提出了防控支流水华的三峡水库调度准则,可为三峡水库运行管理部门提供调度依据。
【图文】：

区域图,模型计算,区域

单元段（Segment），垂向上划分为若干层（Layer），每层的宽度采用断度（Width）。计算网格由纵向间距（DLX）、垂向间距（H）、单元宽度（坡度（SLOPE）确定。为了能够准确模拟水流微动力过程，需要对水体小以合理的划分，纵向间距 DLX 尽量长度相等。网格单元纵向间距 DL 0.1~10 km 之间，，垂向间距 H 一般在 0.2 m~5 m 之间。为了表征水体支流方式，连接处通常各设一个虚拟网格，但不参与实际计算。模拟区域为三峡水库干流-香溪河，上边界为重庆市寸滩水文站，下边界坝坝前处，全长约 604 km。干流自上游至坝前划分为寸滩、长寿、万州奉节、巫山、巴东 7 个计算区域，共 316 个断面，其中 14 个虚拟断面际断面；香溪河全长 32 km，共 66 个断面，其中 2 个虚拟断面，64 个实干支流计算网格垂向间距 H 均为 1 m；干流各网格单元 DLX 为 2 km，底-27.3 m；支流各网格单元 DLX 为 500 m，底部高程为 75 m。模型顶部高大坝顶部高程一致设为 185 m。干支流大部分河段为库区模式，即水面LOPE）为 0，只在回水末端（寸滩~长寿）为更为接近自然河道模式，该度（SLOPE）为 0.0001。

平面图,干支,流网,平面图

丰都 102 奉节 226表 2.2 三峡水库-香溪河模型地形控制参数表河段上边界网格下边界网格断面数Br1 2 40 39Br2 43 166 124Br3 169 187 19Br4 190 226 37Br5 229 252 24Br6 255 276 22Br7 279 315 37Br8 318 381 64
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X524;TV697.11

【参考文献】