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三峡水库自2003年蓄水以来,支流水质水华问题较大,库区干支流水动力特征变化是其重要原因,原河道型水体变为类湖泊型水体,对库区水温结构、流速、营养盐等产生了较大影响,香溪河作为三峡水库典型支流代表,水环境问题突出,引起了社会及众多学者的广泛关注。本文基于立面二维CE-QUAL-W2模型构建了香溪河库湾水动力水质模型,通过整理2010-2015年香溪河库湾长序列实际监测数据,对模型敏感参数进行率定及验证,获得了较好的水动力水质模拟效果。通过多年模拟结果,分析了香溪河库湾多种环流模式及每种模式下存在的典型形式,探究其水动力差异;在此基础上基于统计学分析了环流模式的演替变化规律;最后,分析了不同环流模式演替下水华风险情况。主要内容及结论如下: (1)基于率定及验证完成的2010-2015年香溪河库湾CE-QUAL-W2水动力水质模型,逐日输出了流场和水温,凝练了香溪河存在的8种环流模式,并归纳了每种环流模式的典型存在形式及其水动力差异。同种环流模式下香溪河库湾的混合层深度差别很大,与模式所发生的强度和季节有很大关系。上游底层顺坡异重流,下游中上层倒灌异重流对混合层深度影响较小,水华暴发风险较大;上游底层顺坡异重流,下游底层倒灌异重流对混合层深度影响较大,后期可以分析此类型发生的上游入流、干流倒灌、流域水文气象等边界条件,加以人工营造此类型环流模式发生。 (2)香溪河库湾环流模式年内呈现出季节性演变特征,全年上游主要以底层顺坡异重流为主,干流春季主要是表层-中上层倒灌交替出现;干流夏季主要呈现出表层-中上层-中下层演变过程;秋冬季演变规律则不明显,变化特征不具有普适性;环流模式年际间演变特征明显,2010-2014年6-8月升温期,上游底层顺坡异重流,下游表层倒灌异重流发生次数递减,由47次减少为3次,上游底层顺坡异重流,下游中上层和中下倒灌异重流呈现增加趋势,分别由30次增加到61次、15次增加到28次;2010-2015年11-12月降温期上游主要以底部顺坡流入库湾,2010年干流主要为底层倒灌异重流,发生了38次,2011年主要为中下层倒灌异重流,发生了40次,2012年和2013年主要为中上层倒灌异重流,发生次数分别为21次和30次,2014年和2015年主要为表层倒灌异重流,发生次数分别为35次和40次;干流随着时间的推移主要呈现出底层-中层-表层倒灌演变规律,原因是三峡水库及金沙江下游梯级水库蓄水带来的水温均化与滞温效应。 (3)选取了上游底层顺坡不变,下游中下层倒灌异重流演变为表层倒灌异重流情形和上游底层顺坡不变,下游中上层倒灌异重流演变为底层倒灌异重流情形,模拟了环流模式演变期间叶绿素a浓度的变化情况,得到下游中下层倒灌异重流演变为表层倒灌异重流时叶绿素a浓度由55.629-16.505mg/m3降至22-0.89 mg/m3,水华风险降低,下游中上层倒灌异重流演变为底层倒灌异重流时叶绿素a浓由60.019-33.27mg/m3升至71.913-31.89 mg/m3,水华风险增大。