温差和水库调度对三峡库区香溪河支流水动力影响研究

论文摘要

三峡水库蓄水运行以后,库区水位升高、流速减缓,水体富营养化趋势日益加重,近坝支流库湾多次爆发大面积“水华”事件。通过人控调度方式改善库区水动力条件,进而控制水体富营养化的观点已经得到众多专家学者的普遍认可,但深水水库垂向水动力特性和调度方式对库区水动力水质的影响研究仍然比较缺乏。因此,本文开展了温差和调度方式对三峡库区近坝香溪河支流水动力影响研究,以期探明温差和调度这两大因素对干支流水体交换掺混和污染物输移的影响规律,为实际调度提供决策支持。本文基于CE-QUAL-W2垂向二维水动力水质模型的基本理论,和三峡库区实测数据,构建了三峡水库-香溪河水动力水质模型,详细分析了三峡干流、香溪河支流的水流运动特征和干支流交换掺混规律,并总结出影响干支流水流交换掺混的主要因素为水温差和调度方式。以温差剪切分层流理论为依据,模拟不同干支流初始水温差、库水位和支流来流量工况下的干支流交换掺混情况,通过干支流温差、潜入距离、潜入厚度和潜入量等水动力特征量的对比分析,得到结论:干支流初始温差越大,库水位越高,越有利于分层流的形成和发展,相应的干支流水体交换量就越大;而支流来流量仅起到较小的抑制作用。通过三峡水库非汛期调度的基本指标,概化短期和中长期调度方式;模拟单一调度因子改变下,是否调峰、调峰幅度、相同泄流量不同泄流方式、库水位和蓄放方式对干支流交换掺混规律和保守示踪剂输移规律的影响。最终提出:一日内泄流过程选择调峰泄流;非汛期库水位非均匀下降,避开最不利水位165m;泄流方式在谷荷流量适当的前提下可适当提高调峰幅度;以及长期调度方式选择水位先降后升蓄放方式下的中期调度方式的串联调度组合的非汛期多目标优化调度策略。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 三峡库区富营养化现状
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 水动力对水体富营养化的影响
• 1.2.2 水库水动力水质模拟的研究动态
• 1.2.3 三峡库区的水动力水质特性研究进展
• 1.3 三峡库区及香溪河概况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 三峡水库-香溪河垂向二维水动力、水质模型
• 2.1 CE-QUAL-W2模型
• 2.1.1 W2模型简介
• 2.1.2 模型控制方程
• 2.2 三峡库区-香溪河垂向二维水动力水质模型构建
• 2.2.1 库区地形处理
• 2.2.2 初始条件与边界条件设定
• 2.2.3 控制参数选择
• 2.3 参数率定
• 2.3.1 率定工况设定
• 2.3.2 率定结果
• 2.4 率定工况分析
• 2.4.1 三峡库区干流水动力特征分析
• 2.4.2 香溪河支流水动力特征分析
• 2.4.3 干支流交换掺混特征分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 温（密）度差下三峡水库干流与香溪河之间水流交换掺混规律分析
• 3.1 模拟工况设定
• 3.1.1 理论依据
• 3.1.2 类比工况
• 3.2 温（密）度差对干支流交换掺混规律的影响
• 3.2.1 三峡干流温度高于香溪河支流
• 3.2.2 三峡干流温度小于香溪河支流
• 3.3 固定温（密）度差下其他因素的影响
• 3.3.1 库水位的影响
• 3.3.2 支流来流量的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 水库调度下三峡水库干流与香溪河间水流交换掺混规律分析
• 4.1 三峡水库非汛期调度方式
• 4.1.1 调度方式类型
• 4.1.2 调度方式概化策略
• 4.2 不同调度方式下的干支流水流交换掺混规律
• 4.2.1 短期发电调度
• 4.2.2 中长期蓄放调度
• 4.3 三峡水库非汛期多目标优化调度策略提出
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢