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水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。水库蓄水不仅改变了库区的水温分布,同时也改变了下游河道水温的年变化过程。同时,在梯级开发模式下,水库空间布局较为密集,单个水库对水温的影响必然会以某种形式叠加,产生水温累积效应。本文基于CE-QUAL-W2建立金沙江下游向家坝、溪洛渡梯级水库立面二维水温模型,通过2014年实测水温数据对模型参数进行率定,采用2015年实测库湾水温进行模型验证,建立的水温模型能较好地模拟两库水动力过程、水温空间分布。通过模拟结果,分析了向家坝、溪洛渡梯级水库的水温时空分布特性,通过设置不同的水库运行情景模式,分析了影响两库水温垂向结构的主要因素。同时通过建立水温累积效应评价体系,对向家坝、溪洛渡梯级水库水温累积影响进行分析,评价其时空特征;基于此,提出了向家坝下游水温累积效应的调控策略。主要内容及结论如下: (1)基于CE-QUAL-W2建立了向家坝、溪洛渡水库立面二维水温模型,模拟的两库垂向水温分布与实测值基本一致,模拟的库湾水温空间分布与实测值基本相同,满足精度要求,该模型能够准确的模拟向家坝、溪洛渡库湾的水温分层特性及演替规律。因此,本研究建立的向家坝、溪洛渡库湾CE-QUAL-W2模型能够很好的反映库湾水流水温特性以及能够用于向家坝、溪洛渡库湾的水温模拟。 (2)向家坝水库水温分层具有季节性特征,4-8月出现水温分层,9-次年3月垂向水温几乎不分层。春季气温回升,表层温升明显,水温分层逐渐加剧,夏季由于水库泄洪加快了库区水体交换,在强烈的垂向紊流扩散作用下,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,水温分层减弱。秋季水库蓄水垂向掺混显著,水温转为混合型。向家坝水库水温分布受入流水温、气象要素、出水口高程的影响显著,但入流水温只影响库湾水温的大小,不改变水温的垂向分布,而取水口高程和泄洪方式对坝前垂向水温结构影响更为显著,库区表层10 m内水温受气象要素控制更为明显。 (3)溪洛渡水库蓄水后,库内春季升温过程明显滞后,秋冬季节水温降低过程较为平缓,水温日变化幅度较小;夏季汛期入库流量急剧增大,库湾流速显著增大,入流水温与坝前水温几乎相同。溪洛渡水库垂向水温季节性分层,表温层、温跃层、滞温层层化结构明显。春季,随着入库流量和水温的升高,表温层深度增加,温跃层厚度减小,水温层化结构加强;汛期采用深孔泄洪,加快温跃层下移,滞温层温度基本不变但范围缩小。溪洛渡水库坝前垂向水温结构受入流水温影响较小,温跃层深度受取水口高程影响显著。 (4)金沙江下游梯级水库蓄水对水温拥挤时段主要集中在9-2月、4月、5月,蓄水造成的温升拥挤显著高于温降拥挤;向家坝水库位于梯级水库末端,受溪洛渡水库蓄水影响,水温变化过程滞后,升温降温过程进一步平滑,水温的时间拥挤、空间累积更为显著。梯级水库蓄水对下游河道水温过程的影响主要体现在两个方面:1、均一化效应,最高水温有降低,最低水温升高,水温年内变幅减小;2、滞温效应,溪洛渡水库水温变化的时间推迟达32天,向家坝水库水温偏移时间达到36天,且极值水温出现的时间显著滞后。 (5)根据向家坝、溪洛渡水库水温累积效应的特点,3-5月向家坝下泄水温低于需求下限,需要采取工程措施进行调控。初步分析,可采取的措施是:(1)向家坝3-5月尽量多采用左岸电站发电,8-2月多采用右岸电站发电,溪洛渡水电站宜在3月启用叠梁门;(2)溪洛渡水电站水位从1月初开始消落,尽量在5月1日之前将水位消落至540 m。