大壩工程對河流水文水力過程的影響研究.pdf

1、本文運用復雜系統(tǒng)等級理論和景觀生態(tài)學等級理論，把河流生態(tài)系統(tǒng)劃分為三個層次，即低層次、中層次和高層次結構。其中，低層次結構具有小尺度、高頻率和高速率變化的特點，是導致中層次和高層次結構變化的根本原因。通過分析大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)等級層次的影響可知，河流生態(tài)系統(tǒng)的水文水力過程是屬于低層次問題，大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是通過改變水文水力過程來實現(xiàn)的。因此，分析和研究大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，應該從其對水文水力過程的影響入手。提

2、出了水文水力過渡區(qū)的概念和計算方法，并總體上分析了各個過渡區(qū)內水文水力過程的變異程度和可能引起的生態(tài)響應。以三峽和葛洲壩大壩工程為例進行了詳細的分析和研究。 本文依托《大型水利工程對重要生物資源不利影響的補償途徑》項目，在查閱大量文獻和資料調查的基礎上，對三峽大壩工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響進行了較為系統(tǒng)、深入的分析研究。主要包括以下幾方面： (1) 對于三峽變動回水區(qū)和庫區(qū)在三峽大壩在135m蓄水運行后，水文水力過程(

3、包括沖淤變化、庫區(qū)內流速的減緩和水體溫度分層問題)的變化進行分析。在變動回水區(qū)，干流與支流測站的年徑流量變化趨勢不明顯，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。對于庫區(qū)，在135m蓄水位時，三峽庫區(qū)水深、比降、流速等都發(fā)生了變化；通過對庫區(qū)水體溫度的分析可知，在135m和156m蓄水位下沒有發(fā)生分層，通過蓄水后水溫試驗測量得到驗證。 (2) 對于慣性區(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生的生物響應。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卵量之間的關系；以實測的河床質顆粒的組成分析中華鱘產卵場的顆粒級配；通過ADCP實測獲得葛洲壩中華鱘產卵場12個斷面的流速分布，計算分析了水動力條件(流速的脈動和流速場的分布)的變化；運用三維數(shù)值模擬產卵場流速分布，得到了中華鱘流速適好曲線。 (3) 根據大壩工程對下泄水流的調控，水庫對洪峰的調

5、節(jié)，改變了自然河流下游年內豐枯的水文周期規(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，并根據生物自身的特點與水文規(guī)律的內在聯(lián)系，運用分形理論計算出具有相似水文規(guī)律的水文分期，并計算各水文分期內的生態(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)徑流過程的計算方法，指出河流生態(tài)徑流過程的計算包括兩方面：①反映年際間豐水年、枯水年的典型年的選取和年內時間尺度變化的生態(tài)水文季節(jié)劃分；②生態(tài)流量和徑流情勢特征參數(shù)的計算。根據該

6、理論計算了宜昌站的生態(tài)徑流過程，為今后尋求“生態(tài)型”水庫生態(tài)調度提供科學的依據。三峽工程修建后壩上的河道轉為水庫，使水動力條件、邊界等發(fā)生了很大變化，同時三峽大壩與葛洲壩的聯(lián)合調度會改變壩下游河道水文情勢，這些變化將引起生態(tài)與環(huán)境的變化。本文的工作將對三峽大壩壩上的變動回水區(qū)、庫區(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，其結果對航運和水庫調度有一定的指導意義。但由于河流生態(tài)系統(tǒng)中水文過程和水動力條件與水利工程之間問題的