三峡库区典型支流的水文水质特征研究

【摘要】：三峡水库自2010年蓄水至最高水位175m以来,库区的支流由之前的天然河流变为水库型河流,由于库区水位抬高,干支流水流变缓,水体富营养化有越来越重的趋势,春夏之际,水华已经在部分支流的库湾地区多次暴发,如何有效合理地对三峡库区河流的水质加以保护和管理已经成为了水生态研究的热点。有部分专家认为流速减小是水库富营养化的主要原因之一,可以通过上游和下游的水库的调度,来改变库区的水文条件,从而控制水体富营养化。上述观点虽已经得到许多专家的认可,但截止目前,还没有明确提出防控支流水华的具体水库生态调度措施。本文在三峡库区的库首和库中分别选取了两条典型支流—香溪河和大宁河,采用Delft3D软件基于水岸线绘制了香溪河和大宁河研究区域的曲线正交网格,同时构建了模型的三维水下地形图,分别构建了水动力模型并进行了验证,在此基础上完成了水质模型的构建并验证。计算了香溪河和大宁河的水文特征和水质污染特征,并分析了支流水动力的变化和支流水质之间的关系,进而提出生态保障措施,为三峡库区调度运行和管理提供参考。主要研究结论包括:1.香溪河的不同运行水位下水动力特征模拟结果表明,在汛期香溪河呈现典型的“河相”,流速较大,在蓄水期香溪河的“湖相”化趋势明显,水位缓慢抬升,水流趋于静止,形成回水区,受污染风险加大。2.对香溪河示踪剂的跟踪模拟表明,在下游的回水区污染物不易扩散并有积聚的可能。表明水动力条件在水质状况中起到了决定性的影响,污染物容易停留在回水区,容易引发富营养化等环境问题,威胁香溪河水质安全。3.大宁河的不同水位下水动力特征模拟结果表明,大宁河在低水位期水流缓慢,具有湖库的典型特征,在库湾地区,水体已经趋于静止。在整个高水位期都是典型的湖相库区,可以认为大宁河在三峡库区高水位的作用下,大宁河的水流已经静止,库湾地区已经成为死水,水体的自净能力极大地削弱,爆发水华等水环境事故的概率会大大增加。4.对大宁河的水质模拟表明,总氮和总磷模拟效果较好,而叶绿素a模拟偏差较大。原因在于,叶绿素a属于藻类生长的指标,其影响因素非常多,如光照、水温、营养盐及水动力过程等,水动力条件并不是大宁河叶绿素a的决定性因素,导致模拟结果与实测结果偏差较大。5.最后,从水动力调控方法,到运用人工湿地、植草沟技术减少污染负荷对库区典型支流提出了一套水质保障技术。