大壩工程對(duì)河流水文水力過(guò)程的影響研究.pdf

1、本文運(yùn)用復(fù)雜系統(tǒng)等級(jí)理論和景觀生態(tài)學(xué)等級(jí)理論，把河流生態(tài)系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次，即低層次、中層次和高層次結(jié)構(gòu)。其中，低層次結(jié)構(gòu)具有小尺度、高頻率和高速率變化的特點(diǎn)，是導(dǎo)致中層次和高層次結(jié)構(gòu)變化的根本原因。通過(guò)分析大壩工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)等級(jí)層次的影響可知，河流生態(tài)系統(tǒng)的水文水力過(guò)程是屬于低層次問(wèn)題，大壩工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是通過(guò)改變水文水力過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，分析和研究大壩工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，應(yīng)該從其對(duì)水文水力過(guò)程的影響入手。提

2、出了水文水力過(guò)渡區(qū)的概念和計(jì)算方法，并總體上分析了各個(gè)過(guò)渡區(qū)內(nèi)水文水力過(guò)程的變異程度和可能引起的生態(tài)響應(yīng)。以三峽和葛洲壩大壩工程為例進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。 本文依托《大型水利工程對(duì)重要生物資源不利影響的補(bǔ)償途徑》項(xiàng)目，在查閱大量文獻(xiàn)和資料調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)三峽大壩工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了較為系統(tǒng)、深入的分析研究。主要包括以下幾方面： (1) 對(duì)于三峽變動(dòng)回水區(qū)和庫(kù)區(qū)在三峽大壩在135m蓄水運(yùn)行后，水文水力過(guò)程(

3、包括沖淤變化、庫(kù)區(qū)內(nèi)流速的減緩和水體溫度分層問(wèn)題)的變化進(jìn)行分析。在變動(dòng)回水區(qū)，干流與支流測(cè)站的年徑流量變化趨勢(shì)不明顯，但近年輸沙量減小明顯，其沖淤變化表現(xiàn)為：枯水淤積，汛期沖刷，總體表現(xiàn)為沖刷，沖淤主要集中在主槽。對(duì)于庫(kù)區(qū)，在135m蓄水位時(shí)，三峽庫(kù)區(qū)水深、比降、流速等都發(fā)生了變化；通過(guò)對(duì)庫(kù)區(qū)水體溫度的分析可知，在135m和156m蓄水位下沒(méi)有發(fā)生分層，通過(guò)蓄水后水溫試驗(yàn)測(cè)量得到驗(yàn)證。 (2) 對(duì)于慣性區(qū)，以該區(qū)的代表生物中

4、華鱘為例，研究葛洲壩和三峽工程的修建后水文水力條件的變化和由此產(chǎn)生的生物響應(yīng)。分析了葛洲壩和三峽工程修建后流量和含沙量的變化與中華鱘產(chǎn)卵量之間的關(guān)系；以實(shí)測(cè)的河床質(zhì)顆粒的組成分析中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)的顆粒級(jí)配；通過(guò)ADCP實(shí)測(cè)獲得葛洲壩中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)12個(gè)斷面的流速分布，計(jì)算分析了水動(dòng)力條件(流速的脈動(dòng)和流速場(chǎng)的分布)的變化；運(yùn)用三維數(shù)值模擬產(chǎn)卵場(chǎng)流速分布，得到了中華鱘流速適好曲線。 (3) 根據(jù)大壩工程對(duì)下泄水流的調(diào)控，水庫(kù)對(duì)洪峰的調(diào)

5、節(jié)，改變了自然河流下游年內(nèi)豐枯的水文周期規(guī)律，采用RVA分析了葛洲壩修建后宜昌站生態(tài)水文因子的變化，并根據(jù)生物自身的特點(diǎn)與水文規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系，運(yùn)用分形理論計(jì)算出具有相似水文規(guī)律的水文分期，并計(jì)算各水文分期內(nèi)的生態(tài)水文因子的變化。由此提出了大壩工程影響下的河流生態(tài)徑流過(guò)程的計(jì)算方法，指出河流生態(tài)徑流過(guò)程的計(jì)算包括兩方面：①反映年際間豐水年、枯水年的典型年的選取和年內(nèi)時(shí)間尺度變化的生態(tài)水文季節(jié)劃分；②生態(tài)流量和徑流情勢(shì)特征參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)該

6、理論計(jì)算了宜昌站的生態(tài)徑流過(guò)程，為今后尋求“生態(tài)型”水庫(kù)生態(tài)調(diào)度提供科學(xué)的依據(jù)。三峽工程修建后壩上的河道轉(zhuǎn)為水庫(kù)，使水動(dòng)力條件、邊界等發(fā)生了很大變化，同時(shí)三峽大壩與葛洲壩的聯(lián)合調(diào)度會(huì)改變壩下游河道水文情勢(shì)，這些變化將引起生態(tài)與環(huán)境的變化。本文的工作將對(duì)三峽大壩壩上的變動(dòng)回水區(qū)、庫(kù)區(qū)和葛洲壩壩下的慣性區(qū)、下游銜接區(qū)的影響作了一些初步的研究，其結(jié)果對(duì)航運(yùn)和水庫(kù)調(diào)度有一定的指導(dǎo)意義。但由于河流生態(tài)系統(tǒng)中水文過(guò)程和水動(dòng)力條件與水利工程之間問(wèn)題的