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自三峡水库蓄水以后,由于库水位抬高,干支流水流变缓,水体富营养化日趋严重,部分支流库湾在春夏季多次暴发了严重的水华,部分学者认为水流变缓是水库富营养化的主要诱因之一,通过水库调度改变库区的水流条件,进而控制水体富营养化已经得到许多专家学者的认可,但还没有明确提出防控支流水华的水库生态调度需求。本文基于CE-QUAL-W2建立三峡水库干流-香溪河库湾立面二维水温水流模型,分析了分层异重流对香溪河库湾水温特性的影响以及设置不同的调度工况,分析干流倒灌异重潜入深度以及库湾混合层深度(Zmix)对三峡水库调度的定量响应关系。主要研究工作及结论如下:(1)基于CE-QUAL-W2建立三峡水库干流-香溪河库湾立面二维水温水流模型能够较准确模拟出香溪河库湾分层异重流的潜入形式、潜入厚度以及潜入距离等,与实测值高度吻合,从理论上进一步证实了分层异重流是香溪河库湾的主要水动力背景,该模型对香溪河库湾的垂向特殊水温分层结构及其变化过程具有较好的模拟效果。由此证实该模型对三峡水库干流和香溪河库湾的水流水温模拟是适用的,并且可以弥补野外监测、室内实验和原位实验的不足,也可为同类型支流库湾以及水库提供参考,可为进一步研究支流库湾水华机理及其生态调控方案提供数值研究平台支持。(2)根据模型输出的2010年3月-2011年2月的三峡水库干支流水温、水流以及水体密度等数据分析香溪河库湾分层异重流对库湾水温特性的影响得到以下结论:①香溪河库湾在三峡水库常规调度运行期内均存在显著的分层异重流现象,汛前消落期,库湾上游来流主要以表层-底部转化,干流水体倒灌形式表现为从底部-中层-表层转化;汛期,库湾上游来流主要以底部形式流入库湾,干流水体倒灌形式主要表现为中层,持续涨水时会出现短期的表层倒灌;汛末蓄水初期,库湾上游来流仍以底部形式流入库湾,干流水体主要是表层倒灌,而在蓄水末期干流水体则会以中层形式倒灌进入库湾;枯水运用期,水库保持高水位运行,库湾上游仍以底部流出库湾,干流水体主要从中下层-底部倒灌转化。②香溪河库湾水温垂向时空分布差异显著,库湾上游由于受来流水温的影响,水温垂向分层较强;下游受干流倒灌水体以及水位波动的影响水温垂向分层较弱。正是由于水库干流与库湾、库湾与上游来流相互之间的水温差,使得干流水体以底部、中下层、中层、中上层和表层等不同形式潜入库湾,而库湾上游来流在春冬季会从表层流入库湾、秋夏季从底部流入库湾,并打破库湾原有的水温结构。③香溪河库湾水体混合层深度(Zmix)在时间上呈现春夏季浅、秋冬季深的特点;在空间上呈现库湾中上游低、下游高的特点。春季库湾表层水温升高较快,底部水温较表层相对滞后,表底温差较大导致混合层显著减小;夏季库湾表层水温高且容易与底部低温水体产生较大温差,混合层深度达到全年最低;秋冬季光照强度不大,且由于三峡水库蓄水导致干流水体由表层倒灌进入库湾使得水体混合层深度(Zmix)逐渐增大。④香溪河库湾水体垂向稳定系数随季节变化差异性较大,春季随着气温的迅速升高,库湾表层水体升温较快,底部相对滞后,表底温差逐渐增大,库湾水体垂向稳定系数逐渐增大;夏季库湾水体垂向稳定系数显著增大,水体分层区域较春季明显增大,库湾中上游呈分层状态,下游为弱分层型;秋季随着三峡水库蓄水,库湾整体水温分层状态被逐渐打破,库湾水体垂向稳定系数明显减小;冬季库湾河口处水体为混合型,库湾上游为弱分层水体。整体上,库湾水体垂向稳定系数从下游向上游逐渐增大,上游来流在一年中大部分时间相对库湾水体温度较低,以底部异重流形式流入库湾,导致库湾表底温差较大,水体处于强分层状态,而库湾下游由于长期与干流水体有频繁的交换过称,因此水体处于长期混合水体或弱分层型。⑤三峡水库干流分层异重流可以增大库湾水体垂向混合程度,打破香溪河库湾原有的水温垂向分层结构,使库湾垂向水温呈现独特的分布形式,干流分层异重流潜入形式的变化是库湾水体混合层深度(Zmix)短期变化的主要原因,且三峡水库短期持续涨水可以使中层或中上层分层异重流上升至表层,从而改变库湾水体混合层深度(Zmix)。(3)在初始水位为155m时,水位日涨幅在1.19-1.78m,且持续涨水3天时,倒灌水体会在库湾中上游从中层上浮至表层,且库湾混合层深度(Zmix)显著增大,增幅在0.92-6.15m;在初始水位为145m时,水位日涨幅在0.80-2.40m,且持续涨水2天时,倒灌水体会在库湾中上游从中层上浮至表层,且库湾水体混合层深度(Zmix)显著增大,增幅在0.64-8.24m。(4)在短期持续涨水调度工况下,不同水位日涨幅以及涨水天数的增加不能够改变香溪河库湾长期存在的分层异重流的潜入形式,但可以改变其水力学要素,即分层异重流的潜入厚度、潜入距离,且水位日涨幅越大其倒灌厚度越大,倒灌距离越远。因此,通过分层异重流来打破香溪河库湾水温分层以及增大混合层深度(Zmix)而达到防控库湾水华暴发的可行性是存在的。