水库是一项多功能的水利枢纽工程，除了具有调洪、储水、环境保护等功能之外，还为改善江河通航条件起到重要的作用。船闸是水库水利工程中一项重要的运行设施，为满足通航能力、通过数量的要求，船闸水域水体受人为作用影响强烈，原江河天然水环境条件发生根本的改变。研究水库船闸水域水质污染，了解污染物的迁移特征，对加强水库船闸水域水质管理，合理调度水利设施运行，保护水环境，防御水污染事故，保护水库大坝的水环境安全，保持坝区周边的国民经济发展具有重要的作用。 葛洲坝船闸水域是发生水污染事件的集中区域，潜在着大量的非线性特征，是世界水污染控制领域中难题和前沿课题，受到普遍关注，是特大型船闸中比较典型的实例。本文在船闸水域水污染非线性研究资料较少的情况下，在总结前人对水库常规稳态流理论研究的基础上，以非线性、紊动流态、非稳定流、化学反应动力学理论和实验模拟验证等方法进行实施研究，对船闸运行紊动条件下的水质污染非线性动力学过程和化学反应特征、污染物的扩散方式、有机物降解的途径、水质污染对水库安全性的影响程度、非线性水质预测模型进行了系统的分析和研究，并在葛洲坝船闸运行水污染控制非线性特征中加以应用。主要研究的内容和成果有： 1、通过实施水环境质量监测技术手段，水质监测分析，对葛洲坝船闸水域水体质量现状监测，获取了一个完整水文年的水质数据，在数据处理的基础上，进行水环境质量评价，提出了水质质量级别、污染程度，确定了主要污染物和污染物因子。 2、通过研究区域范围内的污染物调查、勘测，查清构成葛洲坝船闸水域水质污染物质的基本来源，调查船闸水域周边、黄柏河下游工业、生活废水污染源的分布、源强、主要污染物，并对其污染源进行现状评价。 3、通过对葛洲坝船闸设施不同水域横断面、垂线及垂线相同点不同深度水文参数的测量、水文流速流态的分析，发现长江宜昌江段进入葛洲坝船闸船道区后，河流由原天然的稳流型逐步转变为非稳流型，水动力条件具有非线性特征。 4、结合葛洲坝船闸水域水动力学特性的变化，系统研究了水库船闸受人为控制所形成的河流流场水动力非线性条件，迳流特征，流速流向变化，污染物分布特征，迁移规律。 5、将非线性和不确定性理论引入水环境污染治理的之中，着重研究葛洲坝船闸的运行造成船闸水域、次级河流入江口处水环境污染影响的非线性，动态地分析因水库设施运行改变水资源水环境承载能力之后造成水质污染的基本条件。 6、通过实验室模拟与现场验证，取得了因水库设施的运行，水资源承载能力的改变，水环境影响变迁，受其影响的次级支流黄柏河下游及葛洲坝水库水体污染物质浓度的变化等诸多非线性的表现类型、规律、特性及造成的污染后果。探索合理调控水库船闸运行和充分利用水资源承载能力，对消减次级支流水质污染的可能性研究。 7、采用混沌非线性技术对水利设施运行造成的水质污染效应进行了分析，通过葛洲坝船闸运行实验结果发现，受影响12公里长的河道常年24小时内水位变幅1.50m，最大变幅时间11、16、20、22时。物理化学特性及主要污染物化学需氧量、高锰酸盐指数、总磷、氨氮在不同水域浓度差异极大，表现高浓度区远离污染源分布区，水体质量与河流水文期参数(枯、丰、平)无明显变化关系模糊，系统具有突变、约束、开放、自组织混沌非线性效应。应用耗散结构理论建立了水质污染非线性动力学模型，经实测验证误差3％-6％。 8、就船闸紊动水体对有机物降解的影响进行了研究，通过模拟试验与葛洲坝船闸现场监测验证，结果表明，船闸在不同的运行工况状态下产生的水流紊动强度和动能差异大，水体复氧速度、有机物降解速率不一，其生化需氧量浓度呈明显的变化。紊动使水文流场更加复杂，河流水力学性质由层流转变为紊流、回流、混合流，表现了典型的非线性特征。认为紊动动能k对降解速率k1的影响关系符合“一级反应”理论，建立了影响关系函数表达式，采用SPSS11.O统计计算软件进行非线性拟合，得出降解速率k1与紊动动能k的关系式，R2=0.9961，相关性较好，真实反映出船闸紊动水体对有机物降解的影响特征。