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三峡水库蓄水以后,由于库水位抬高,干支流水流变缓,水体富营养化日趋严重,部分支流库湾多次暴发了“水华”,部分学者认为水流变缓是水库富营养化的主要诱因之一,通过水库调度改变库区的水流条件,进而控制水体富营养化已经得到许多专家学者的认可,但还没有明确提出防控支流水华的水库生态调度需求。本文基于CE-QUAL-W2垂向二维水动力水质模型,构建了三峡库区-香溪河水动力水温模型,分析了水库不同调度方式对香溪河库湾水流特性的影响。主要研究工作及结论如下： (1)基于CE-QUAL-W2建立三峡水库-香溪河垂向二维水流水温模型,能够较准确模拟干支流水温,模型计算的干支流水温同实测值相差不大,模型能准确模拟香溪河库湾长期存在的分层异重流现象,对倒灌水体的潜入深度及库湾垂向流速分布模拟效果较好。因此,该模型可以应用于三峡水库及香溪河库湾水动力及水温模拟。 (2)分别模拟了初始水位165 m、160 m、155 m条件下,不同泄水调度工况下的库湾水动力特性,主要结论为水库干流水体以表层倒灌进入香溪河库湾时,当水库泄水,干流水体潜入库湾的形式不发生变化,依然从表层倒灌进入库湾。但随着泄流量及泄流时间的增加,表层流向库湾上游的水流流速有一定程度的增加,在河口处增加的幅度最大,在靠近库湾上游基本没有变化。初始水位为165 m、160 m和155 m时,趋势基本一致,但水位较低且水位平稳时,在距河口约5 km范围内表层水流流速大于0.04 m/s,大于抑制水华暴发的临界流速。 (3)模拟了在香溪河库湾实际存在表、底层倒灌异重流条件下,分析其蓄泄结合的调度方式对香溪河库湾水流特性的影响,主要结论如下： ①在3月底干流水体从表层倒灌进入库湾条件下,当水位不变时,由河口至距河口10 km处的表层流速大于0.04 m/s,库湾其他河段表层流速均小于0.04 m/s,当采用先蓄水2天,然后泄水2天,蓄泄幅度为2m时,表层流速大小相对于水位不变时明显增大,先泄2 m,然后蓄水1 m工况调度效果相对其他几种工况最明显,但上述工况下在靠近库湾回水末端表层流速大小基本没有变化。 ②在3月初干流水体从底部倒灌进入库湾条件下,当水位不变时,由河口至距河口15 km处表层流速大于0.04 m/s,库湾其他河段表层流速均小于0.04 m/s,当采用先泄水2 m,然后蓄水1 m调度工况下的表层流速相对于水位不变时增幅最大,由河口至距河口18 km处表层流速均大于0.04 m/s,但上述工况在靠近库湾上游表 层流速大小基本没有变化。因此,蓄泄结合下表层流速在河口至库湾中部增幅明显,有一定的效果,但在靠近库湾上游并不明显。 (4)模拟了香溪河上游不同的来流条件及联合三峡水库调度时对香溪河库湾水流特性的影响,主要结论如下： 当干流水体从表层倒灌进入库湾时,上游来流量增大能明显增大靠近库湾回水末端的表层水流流速,同时若联合干流蓄泄结合调度,库湾表层流速大小明显升高,大部分区域大于0.04 m/s。当干流水体从底部倒灌进入库湾时,上游来流量增大能明显增大整个库湾表层流速大小,整个库湾表层流速均大于0.04 m/s,同时若联合干流蓄泄结合调度,库湾表层流速明显升高,均大于0.04 m/s。总的来说,通过增大上游来流量,对增大库湾表层流速有一定的效果,但在库湾部分区域效果不明显,若联合干流蓄泄结合调度,效果会显著增强,其中坝前水位先降2 m后升1 m,持续4天,同时上游来流量增大时,调度效果最好。 (5)通过对香溪河库湾流场分布进行分析,发现干流以不同的方式进行倒灌,如从库湾中上层潜入库湾,一部分水体从表层流出,一部分水体从底层流出；从表层潜入库湾,在库湾上游改变方向同上游来流一起从底层流出库湾；从库湾底层潜入,从库湾表层流出等,并且在库湾形成许多环流,由于其水流的运动特点,导致干流倒灌水体和上游来流水体相遇的部分区域流速很小,使得调度没有明显的效果。 整体而言,泄水调度对库湾水流条件的改变不大,蓄泄结合调度对香溪河库湾河口至库湾中部水流条件影响较大,均能达到抑制水华暴发的临界流速0.04 m/s,通过联合香溪河上游干流调度,调度效果明显,整个库湾表层流速均大于0.04 m/s。