三峡工程对库区水流水质影响预测

发布时间:2021-09-21 18:03:37

三峡工程对库区水流水质影响预测 摘要:利用开发的三峡水库整体一维水流水质数学模型,对三峡水库建 成前后的水流水质变化趋*性げ夥治觥V氐憬樯苋抗こ探ǔ珊螅馇魈跫薮 变化对污染物输移转化特性和水质分布的影响。预测结果表明,三峡工程建成后,三斗坪 水位 175m 条件下,回水区断面*均流速比建库前减小 4 倍左右,*均有机污染物自净降 解速率和大气复氧速率比天然河道状况减小 1 倍。由于污染物在库区滞留时间成倍延长, 有机污染物排入水库后的自净降解总量较天然河道状况增大,因而,建库后回水区内断面 *均有机污染物浓度较天然河道状况明显下降,但是,断面*均溶解氧浓度与天然河道状 况相比也明显降低,对于守恒类污染物,建库前后水质变化不大。因此,三峡工程对库区 水质影响有利也有弊。 关键词:三峡工程 水库 水流 三峡工程作为人类治理和开发长江的关键性骨干工程,水库蓄水以后,库区水质如何 变化一直成为国内外广泛关注的问题。尽管在三峡工程项目环境影响评价论证阶段,国内 外专家已对三峡工程本身带来的环境问题进行了详细的调查、分析与研究,取得了丰富的 研究成果,但是,由于受多种复杂因素的影响,迄今为止,有关三峡工程对未来库区水质 状况的影响程度,尚没有一个十分明确及定量化的结论[1].随着计算机技术的飞速发展, 数学模型已成为河流水文水质预测预报的重要工具。本文利用作者开发研制的三峡水库整 体一维水流水质数学模型,定量预测水库建成前后,库区断面*均水流水质变化趋势,重 点分析研究三峡工程对库区水流水质的影响程度,为三峡水库水污染控制对策的制定提供 科学依据。 1 研究概述 1.1 研究重点 三峡水库建成以后对库区江段影响最直接、最显著的是库区河道形态和水流结构将发 生很大变化,由此将改变库区污染物质输移转化过程,进而必将引起库区水质变化。因此, 要了解三峡水库建成前后水质变化趋势,关键是了解水流条件的巨大变化对库区水质的影 响程度。 1.2 研究范围 三峡水库库容随上游来水条件、水库蓄水位的变化而变化,将三峡整个库区江段及其 延伸段作为对象体,研究范围包括长江干流和汇入流量占支流总流量 90%的两条重要支流 嘉陵江和乌江。其中干流研究范围从重庆上游的朱沱至三斗坪,全长约 730km;嘉陵江从 北碚至入库汇流口,全长约 60km;乌江从武隆至入库汇流口,全长约 68km. 1.3 研究手段 三峡水库建成后,尽管水位抬高、河面加宽,但水库在正常蓄水位 175m 条件下,河 道*均宽度在 1000m 左右,仍属于典型的河道型水库,库区内水流水质总体运动特性基 本遵循一维运动规律。为了对大范围长距离的三峡河道型水库总体水流水质进行预测,一 维水流水质数学模型将是实用有效的技术手段。为此,作者将三峡整个库区作为对象体, 进行了一维水流水质数学模型的开发研究[2].模型针对三峡水库的特点,充分考虑了水库 建成前后水流条件巨大变化对水流水质输移转化特性的影响,并建立了一系列预测水流水 质模型参数变化趋势的经验公式,开发的水流水质模型具有较高的模拟预测精度,能够模 拟预测三峡库区水流水质的变化。 1.4 水流水质预测工况 利用开发的模型系统,对三峡水库建成前后水流水质状况进行了几十种代表性组合工 况的预测研究,水质模拟指标包括三氧、三氮、总磷、总氮和重金属等反映三峡水库水质 状况的 12 项水质指标。受篇幅限制,本文将枯水期 7Q10 入库流量(相应的朱沱站入库流 量为 2125m3/s)、三斗坪正常蓄水位 175m 条件,作为水库建成以后的典型状况,用同样 上游来流量(朱沱站入库流量也为 2125m3/s),三斗坪水位取为天然河道水位 65.8m 代表 天然河道状况。通过两组对比工况的数值模拟预测,基本上能反映三峡水库建成前后总体 水流水质的变化特点。其中“总体”水流水质的概念,意旨断面混合均匀的*均概念。 2 三峡水库建成以后河道形态和水流条件变化趋势预测 2.1 河道形态特征变化趋势 以枯水季节三峡水库 7Q10 来流量为例,水库蓄水后回水长 655km,回水末端到达重 庆市主城区。由于三峡水库处于丘陵与峡谷地区,尽管水库坝前水位较天然河道状况抬高 100 多 m,但是河道的总体形态特征变化不是很大,建库后河道*均水面宽在 1000m 左右, 较天然河道拓宽 2.5 倍(天然河道*均水面宽 385m),水库形成以后的长宽比约为 650∶1 左右,属于典型的河道型水库。三峡库区江段河道形态极不规则,沿水流方向河道宽谷与 峡谷相间,断面突扩突缩现象十分显著,复杂的河道形态直接影响着水流运动结构以及污 染物沿程输移转化规律。 2.2 水流流态变化趋势 水库建成以后,随着水位抬高,过水面积增大,库区流速迅速减小。枯水期天然河道 全江段*均断面流速为 0.85m/s,水库建成以后,库区全江段断面*均流速下降为 0.17m/s, 比天然河道状况减小了 4 倍,尤其是在坝前深水区,水库建成以后断面*均流速下降为 0.04m/s 左右,比天然河道的断面*均流速减小了* 5 倍。水流运动特性的巨大变化,对 库区污染物输移转化特性将产生巨大影响。

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