基于Mike11的双支流河道中支流流量变化对下游水温的影响

天然河道中支流流量的变化会对下游河道水流的水温分布产生一定程度的影响,进而影响河道的水生态平衡及水生物分布。以新疆开都河中一段天然河道为例,运用Mike11软件结合影响河道水温变化的因素,建立了一维水温数值模型,研究了4~8月天然河道在双支流汇入情况下,支流流量变化对河道水流月平均升温的影响。结果表明,一定流量范围内,对于温度均匀水体上游支流流量小于下游支流流量时,有利于主河道水温升高,且支流流量越大越不利于河道水温的上升;通过控制支流流量,利用支流间的相互影响可在一定程度上调节河道水温分布,对改善水生生物环境具有积极的意义。     

溪洛渡水库分层取水对向家坝库区水温的影响分析

为了探究上游溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温的影响,基于历史水文数据,分析向家坝建库对河道水温的影响,结合率定好的CE-QUAL-W2模型,设置溪洛渡水库分层取水与不分层取水两种计算工况,分析2019年溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温变化过程的影响。结果表明,向家坝水库蓄水后使坝下河道水温达到18℃的时间滞后50 d,向家坝坝下河道水温受支流水温影响较大;2019年上游溪洛渡水库分层取水在4～5月最高可使下游向家坝库区表层水温升高1.0℃,其影响沿程逐渐减弱,至绥江县城完全消失;分层取水使下游向家坝库区4～5月水温结构明显改变,4～5月下泄水温明显提高,最大可提高0.48℃。研究结果可提高对叠梁门分层取水效果的认识,并为后续生态调度提供科学依据。     

设置生态机组对水库水温及下泄水温的影响

生态机组的设置会对水库水温结构产生影响,从而影响水库及下游河道的生态环境,为此建立了垂向二维水动力水温模型,并利用实测水温数据对模型参数进行了率定,进而利用该模型分析了未设置生态机组和设置生态机组两种情况对水库一年中水温分布及下泄水温的影响。结果表明,设置生态机组时,由于其引水位置较低,使水库水体上下掺混增强,促进了热量交换,导致水体上下温差减小,同时造成水库下泄水温与天然河道水温有一定的温差,温差比未设置生态机组时要小。     

黄河黑山峡河段水库下游河道水温预测

以黄河黑山峡河段为例,分析了影响河道水温变化的各种因素,建立了下游河道一维水温预测模型．预测了黑山峡河段多种开发方案下的下游河道各月水温沿程分布,比较各种开发方案对下游流域周围环境产生的有利或不利影响．为确定开发方案提供了科学依据。     

水库垂向水温数值模拟研究

以去学水电站为例,在充分考虑流量、流速、气温、辐射等影响因素基础上,采用一维垂向水量水温耦合模型模拟预测水库垂向水温分布规律.结果发现;下泄水温变化规律基本与水库自然水温变化规律相近;水库水温垂向分层年内变化显著,年际变化不明显,并具有明显的滞后效应.     

西藏地区水库水温预测方法适用性研究

水库水温预测方法在高海拔地区的适用性尚缺乏相关研究。对此,以旁多水库为例,运用经验公式法、垂向一维水温模型及立面二维CE-QUAL-W2水温模型对旁多水库水温进行预测。各预测结果与实测值对比表明,经验公式(张大发法和朱伯芳法)在旁多水库的水温预测中适用性较差,垂向一维水温模型和立面二维CE-QUAL-W2水温模型预测较为科学。在西藏高海拔地区水库水温预测中,建议将垂向一维水温模型和立面二维水温模型作为水温预测的主要方法,并提出了高海拔缺资料地区水库水温预测模型的运用建议。研究成果可为西藏高海拔地区的水温预测提供参考。     

取水口高程对水库水温结构的影响研究

大型水库水温分层现象引起的低温水下泄问题对下游生态环境造成了不利影响,采用分层取水是目前减缓低温水下泄的有效措施,而不同的取水口高程对水库水温的分层产生不同影响。为研究不同取水口高程对水库水温结构的分层影响,以某流域中型水库为例,选取5种不同取水口高程进行工况设计,采用三维水动力－水温数学模型,利用验证可行的数值模拟方法进行数值模拟计算和结果比对分析。结果表明,取水口高程因素对水库水温结构影响较为明显,各取水口位置对应的水库水温结构四季差异性较强。     

简述水库水温预测计算方法

在对水库水温主要影响因素进行深入分析的基础上,从计算原理和适用性两方面介绍和比较了四种常见的水温计算方法,并将其应用于对水口水库水温的计算分析,结果表明：应用数学模型法计算水温结果更接近实测值,计算精度更高。     

戈兰滩水库垂向水温分布预测

针对戈兰滩水库水文分层特性,采用一维垂向水库水温数学模型进行该水库的水温分布-预测。该模型充分考虑了入流、出流、垂向扩散等影响因素。对平水年进行水温分布预测,预测结果较好的反映了戈兰滩水库的实际状况,也与水温分布类型判别结果相吻合,因此是合理的,可供对坝体进行应力分析时采用。     

功果桥水库坝下河道水温原型观测及分析

为探究高原山地水电开发对坝下河道水温的影响,于2014年5月～2015年4月对功果桥水库开展水温原型观测,基于高密度观测资料,研究坝下河道沿程水温的时空分异特征,重点分析功果桥电站对坝下河道水温产生的影响。结果表明,电站运行后,大坝坝上及坝下多个观测点水温在全年多数时段高于建坝前水文站所测得的历史同期天然河道水温,存在增温情况;在坝下26km河段内,月均水温低于坝前表层水温,26km后的河段受小湾库区回水影响,全年水温呈现"坦化";除冬季(11月至次年2月)外的其他时期,功果桥电站坝前区域存在水温分层现象,表明参数α-β判别法在澜沧江流域应用具有局限性。     

云峰水库防洪预报调度研究

针对云峰水库无防洪库容与下游防洪需求之间的矛盾,以防御常规洪水及100年一遇以下设计洪水为目标,基于现有的洪水预报方案,采用分步试算的调洪计算方法,将预报累积净雨、库水位及入库流量作为改变水库出流的判别指标,研究制定了云峰水库预报调度方案。结果表明,采用预报调度方案指导水库防洪调度能有效提高下游防洪能力,水库可在短时间内完成预泄,并有充足的退水余量确保水库回蓄,对水库兴利影响甚小,调度方案合理可行。分步试算的调洪计算方法能适应复杂的调度规则,有效解决了水位出流关系在控制水位处存在跳跃间断点的问题。     

感潮河段洪潮补偿调度模型及应用

滨海流域进行实时预报调度时,通常建立将水库调度模型与下游感潮河段水位演算模型相结合的综合调度系统,以福建省山仔水库为例,利用主要控制断面的安全水位作为控制条件决定水库的放水过程。由于感潮河段受上游出库洪水与下游潮位的双重影响,河道水位出现复杂的周期性变化,采用以洪潮分离为出发点的双向波演算法构建感潮河段的水位演算模型,并结合感潮河段的水位变化趋势,考虑水库洪峰来临及下游河段相应时期高低潮位过程,动态调整水库下泄量,以提高下游河道的防洪标准。     

浊漳河流域水库群多目标生态调度模型研究

浊漳河流域水库群生态调度对改善浊漳河流域生态环境质量、满足经济社会需水要求有重要意义。综合考虑生态需水的处理差异,并针对各水库时间上目标的需水差异,提出一种利用分时段加权法处理多目标问题的方法,依据大系统分解协调技术求解了浊漳河流域多目标水库群优化调度模型。模型求解结果表明,在水库的调蓄能力范围内,模型在时间上处理了年际间缺水不平衡的情况,在空间上处理了下游共同承担的生态供水任务,并得出由关河水库承担较多的下游生态供水任务较优。通过模型调度,下游侯壁断面的平均年生态满足度可达到85.35%。研究成果可为流域水库群多目标生态调度提供参考。     

金沙江下游梯级汛前联合消落控制方式研究

流域梯级水库群汛前消落控制是水库调度的关键问题之一,而传统的判别系数法在确定水库群消落次序时未考虑弃水风险的存在,难以满足实际消落控制需求。为此,以金沙江下游梯级枢纽为例,构建了梯级水库汛前消落控制模型,针对不同典型来水并通过设定梯级各水库不同消落时机代入模型进行模拟调度,得到了梯级不同时机组合所对应的发电量和弃水量,从中推求出不同来水情景下兼顾发电和弃水的梯级水库最优消落时机。结果表明,确定的梯级消落控制方法能很好地适应不同的调度需求,可为金沙江下游梯级水库消落调度工程应用提供指导。     

天然河道与矩形水槽交汇口水面形态特性差异分析

鉴于天然河道与矩形水槽交汇口水面形态变化规律一致,定量分析上存在差异的问题,基于MIKE21FM建立天然河道阜新细河与支流汤头河交汇口的水动力数学模型,模型应用有限体积法求解浅水方程,通过对比模拟水面线与实测洪痕推算水面线,表明该模型能较好地模拟交汇口水流运动过程。利用该模型模拟不同分流比条件下天然河道交汇口水流运动,分析交汇口处的水面横比降、纵比降、分离区特征值与已有矩形水槽研究结果的差异。结果表明,天然河道断面形态由单一的横比降向凸脊形过渡发生在汇流比为0.5时,大于矩形水槽汇流比0.4;随着汇流比的增大,天然河道上游干流纵比降减小速率与矩形水槽基本一致,支流上游纵比降增大速率小于矩形水槽,干流下游纵比降增大速率大于矩形水槽;天然河道分离区的形状指标与收缩系数均大于矩形水槽,并给出了形状指标、收缩系数与汇流比的一般关系式。研究结果可用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

干支流不同典型洪水组成的梯级水库防洪极限风险分析

不同的典型洪水组成对梯级水库的联合防洪调度风险有重要影响,为研究其对极限风险的具体影响以提高梯级水库洪水资源利用率,以黄河上游龙羊峡和刘家峡梯级水库为例,选取干流和支流实测洪水流量资料的年最大洪量过程,按洪峰在洪水过程中出现的位置划分为4场典型洪水,并从中各筛选出4场典型洪水过程线组合成16种情景,采用同倍比放大法推出梯级水库入库设计洪水,以下游水库设计洪水位作为极限风险控制指标,通过调洪演算得到防洪极限风险率。经分析干流洪峰靠后支流洪峰靠前的典型洪水组合对刘家峡水库的极限风险起决定作用。不同起调水位的联合防洪补偿调度计算结果表明,视不同来水情况可将刘家峡水库起调水位抬升至1 728~1 730m,以充分利用黄河流域的洪水资源。     

神定河支流水质时空变化特征

鉴于支流水质情况对河流的整体水质有着重要影响,根据神定河两条支流5个监测断面2014~2015年的水质监测数据,采用综合污染指数法(CPI)和聚类分析法研究了神定河支流水质的时空变化特征。结果表明,神定河各支流冬季的污染情况较重,春季、夏季和秋季污染情况相对较轻;百二河枯水期综合污染指数较高,显示出点源排放污染作用的影响;张湾河枯水期和平水期的综合污染指数基本持平,并显著高于丰水期,表明其主要受点源排放污染和稀释作用的影响。空间变化方面,SPSS空间聚类分析将支流水质分为轻污染区、中度污染区和重度污染区,支流水质从上游到下游不断变差,汇入干流后最终导致神定河的污染负荷不断增加。