大壩工程對河流水文水力過程的影響研究.pdf

1、本文運用復雜系統(tǒng)等級理論和景觀生態(tài)學等級理論，把河流生態(tài)系統(tǒng)劃分為三個層次，即低層次、中層次和高層次結(jié)構。其中，低層次結(jié)構具有小尺度、高頻率和高速率變化的特點，是導致中層次和高層次結(jié)構變化的根本原因。通過分析大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)等級層次的影響可知，河流生態(tài)系統(tǒng)的水文水力過程是屬于低層次問題，大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是通過改變水文水力過程來實現(xiàn)的。因此，分析和研究大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，應該從其對水文水力過程的影響入手。提

2、出了水文水力過渡區(qū)的概念和計算方法，并總體上分析了各個過渡區(qū)內(nèi)水文水力過程的變異程度和可能引起的生態(tài)響應。以三峽和葛洲壩大壩工程為例進行了詳細的分析和研究。 本文依托《大型水利工程對重要生物資源不利影響的補償途徑》項目，在查閱大量文獻和資料調(diào)查的基礎上，對三峽大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響進行了較為系統(tǒng)、深入的分析研究。主要包括以下幾方面： (1) 對于三峽變動回水區(qū)和庫區(qū)在三峽大壩在135m蓄水運行后，水文水力過程(

3、包括沖淤變化、庫區(qū)內(nèi)流速的減緩和水體溫度分層問題)的變化進行分析。在變動回水區(qū)，干流與支流測站的年徑流量變化趨勢不明顯，但近年輸沙量減小明顯，其沖淤變化表現(xiàn)為：枯水淤積，汛期沖刷，總體表現(xiàn)為沖刷，沖淤主要集中在主槽。對于庫區(qū)，在135m蓄水位時，三峽庫區(qū)水深、比降、流速等都發(fā)生了變化；通過對庫區(qū)水體溫度的分析可知，在135m和156m蓄水位下沒有發(fā)生分層，通過蓄水后水溫試驗測量得到驗證。 (2) 對于慣性區(qū)，以該區(qū)的代表生物中

4、華鱘為例，研究葛洲壩和三峽工程的修建后水文水力條件的變化和由此產(chǎn)生的生物響應。分析了葛洲壩和三峽工程修建后流量和含沙量的變化與中華鱘產(chǎn)卵量之間的關系；以實測的河床質(zhì)顆粒的組成分析中華鱘產(chǎn)卵場的顆粒級配；通過ADCP實測獲得葛洲壩中華鱘產(chǎn)卵場12個斷面的流速分布，計算分析了水動力條件(流速的脈動和流速場的分布)的變化；運用三維數(shù)值模擬產(chǎn)卵場流速分布，得到了中華鱘流速適好曲線。 (3) 根據(jù)大壩工程對下泄水流的調(diào)控，水庫對洪峰的調(diào)

5、節(jié)，改變了自然河流下游年內(nèi)豐枯的水文周期規(guī)律，采用RVA分析了葛洲壩修建后宜昌站生態(tài)水文因子的變化，并根據(jù)生物自身的特點與水文規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系，運用分形理論計算出具有相似水文規(guī)律的水文分期，并計算各水文分期內(nèi)的生態(tài)水文因子的變化。由此提出了大壩工程影響下的河流生態(tài)徑流過程的計算方法，指出河流生態(tài)徑流過程的計算包括兩方面：①反映年際間豐水年、枯水年的典型年的選取和年內(nèi)時間尺度變化的生態(tài)水文季節(jié)劃分；②生態(tài)流量和徑流情勢特征參數(shù)的計算。根據(jù)該

6、理論計算了宜昌站的生態(tài)徑流過程，為今后尋求“生態(tài)型”水庫生態(tài)調(diào)度提供科學的依據(jù)。三峽工程修建后壩上的河道轉(zhuǎn)為水庫，使水動力條件、邊界等發(fā)生了很大變化，同時三峽大壩與葛洲壩的聯(lián)合調(diào)度會改變壩下游河道水文情勢，這些變化將引起生態(tài)與環(huán)境的變化。本文的工作將對三峽大壩壩上的變動回水區(qū)、庫區(qū)和葛洲壩壩下的慣性區(qū)、下游銜接區(qū)的影響作了一些初步的研究，其結(jié)果對航運和水庫調(diào)度有一定的指導意義。但由于河流生態(tài)系統(tǒng)中水文過程和水動力條件與水利工程之間問題的