南北方典型河流梯級水庫水溫預(yù)測及影響對比研究.pdf

1、河流梯級水庫水溫變化是決定流域水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素之一，同時也影響著水生態(tài)系統(tǒng)的新陳代謝和生產(chǎn)能力。中國由于地域遼闊，經(jīng)緯度跨越大，南北方氣候特征鮮明導致不同流域水電梯級開發(fā)中水庫水溫結(jié)構(gòu)、累積影響效應(yīng)、下游河道保護對象以及水溫管理策略也有異同點。本研究在對南北方河流水庫群流域分布特征及開發(fā)運行方式總結(jié)的基礎(chǔ)上，考慮到水能蘊藏量分布的不均衡性，環(huán)境累積影響的高度復雜性和研究資料獲取的可靠性，分別選取黃河上游干流和雅礱江下游干流梯級

2、水庫群，對梯級建設(shè)前后河道水溫變化規(guī)律進行比較總結(jié)。通過構(gòu)建合適的水溫模型，對梯級水庫群水溫結(jié)構(gòu)進行科學預(yù)測，闡明南北方河流水庫群水溫累積影響的異同點，采取有效措施將水電開發(fā)所帶來的不利影響減小，為兩種氣候地區(qū)的其它河流開發(fā)提供一定的參考價值，具有重要的現(xiàn)實意義。主要內(nèi)容及具體研究成果如下:
　　1.通過對比較的河段主要水文站長系列水溫資料進行統(tǒng)計分析，總結(jié)建庫前后河道水溫時空變化特征，研究結(jié)果表明:受全球氣候變暖大環(huán)境影響，兩個

3、對比河段天然河道水溫隨時間推移均呈現(xiàn)增溫趨勢，水溫年內(nèi)呈現(xiàn)正弦曲線形式波動，梯級水電站的建設(shè)對河道水溫的改變影響明顯。
　　2.以龍羊峽、劉家峽、李家峽和二灘等水電站為例，對環(huán)境和工況特征影響下已建典型水庫水溫結(jié)構(gòu)進行回顧分析，得出梯級水庫群單一水庫水溫分布一般規(guī)律:北方地區(qū)水庫水溫垂向分布全年經(jīng)歷5個時期，庫區(qū)垂向水溫多呈“漏斗”狀的單溫躍層分布;南方地區(qū)水庫水溫垂向分布經(jīng)歷4個時期，庫區(qū)垂向水溫分布冷季呈現(xiàn)單溫躍層型式，暖季受

4、溫度異重流和紊流擴散的影響呈現(xiàn)雙溫躍層型式;上游的梯級水庫下泄冷水，使下游部分河段水溫回升速度減緩，導致魚類繁殖活動的時間較天然狀態(tài)推遲1～2月。
　　3.利用MIKE3水溫模型及一維河道水溫模型對比較河段梯級水庫在聯(lián)合運行工況下，各水庫庫體內(nèi)水溫分布及下泄水溫變化狀況進行模擬計算，結(jié)論如下:龍羊峽～劉家峽河段中，龍羊峽水庫為典型分層型水庫，5～11月份分層狀態(tài)明顯;李家峽水庫也為分層型，5～10月庫表水溫與底部水溫溫差明顯，最高

5、可達8℃;公伯峽水庫呈現(xiàn)過渡型變化，8月份表層水溫與底部水溫最大溫差5.8℃;劉家峽水庫在5～9月水庫垂向水溫分層較弱。卡拉～江口河段中，錦屏一級水庫3～6月份呈現(xiàn)單溫躍層分布，7～10月份呈現(xiàn)雙溫躍層分布;官地水庫水溫結(jié)構(gòu)為過渡型，6～9月出現(xiàn)雙溫躍層特征，表溫與底溫最大溫差10.3℃，水庫底部滯溫層不明顯;二灘水庫為穩(wěn)定分層型，4～6月時呈現(xiàn)單溫躍層分布，7～10月份呈現(xiàn)雙溫躍層分布，水面以下110m左右形成穩(wěn)定滯溫層。
　　

6、4.對不同河段梯級水庫聯(lián)合運行期水溫累積影響規(guī)律總結(jié)表明:龍羊峽～劉家峽河段在2004～2008四庫聯(lián)合運行時，水溫年內(nèi)分布仍呈現(xiàn)正弦規(guī)律，下泄水溫的坦化現(xiàn)象明顯。梯級末端在3～9月份的暖季，下泄水溫低于天然河道水溫，最大減溫值達到4.9℃;10～次年2月的冷季，下泄水溫高于天然河道水溫，最大增溫值達到5.3℃，年內(nèi)月最高水溫較天然狀態(tài)下出現(xiàn)1個月的相位偏移，比天然狀態(tài)下降低3.1℃。四庫對河道水溫的影響效應(yīng)中，龍羊峽最大，劉家峽次之，