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三峡水库建成蓄水以后,库区支流水华频发,生态环境及饮用水源受到威胁,成为后三峡时代的社会热点问题。通过改善支流水动力条件来控制支流水华的生态调度方案得到越来越多学者认同。在三峡水库典型支流香溪河库湾,分层异重流成为库湾最主要水动力过程,异重流及其驱动下的水环境演化机制对库湾水华暴发情势起着重要影响,研究清楚香溪河河口区域水动力特性及其受水库干流影响的特点,是研究库湾水环境状况和水华问题的基础。 本论文以香溪河河口温差异重流为研究对象,利用野外监测和数值模拟等主要研究手段,以不同模拟工况为研究条件,对香溪河河口温差异重流的主要特性进行了分析和研究。通过对表层、中层及底部温差异重流的三维数值模拟,初步得出了不同形式温差异重流发生时,干流入侵水体潜入支流内的距离、潜入速度以及潜入过程中支流水温分布情况受水位、温差以及上游来流的影响规律,并对比分析了同一条件下,不同形式温差异重流之间的特性差异,同时还分析了不同温差异重流发生时影响区域内的流速分布规律,得到如下结论: 1)对于表层温差异重流而言: (1)干流水体潜入香溪河的距离受温差的影响最大,温差越大,潜入距离越远;受水位及干流上游来流的影响不明显。 (2)入侵水体在香溪河河口断面处的潜入速度受温差和干流上游来流的影响较大,温差越大或者上游来流越大,潜入速度越大;潜入速度受水位的影响不明显。 2)对中层异重流而言: (1)干流水体潜入香溪河的距离受水位和温差的影响均较大,水位越高或者温差越大,潜入距离越远;潜入距离与干流上游来流间的关系不明显。 (2)入侵水体在香溪河河口断面 a 处的潜入速度受温差的影响均较大,温差越大,潜入速度越大;而受到水位及干流上游来流量的影响不明显。 3)对底部异重流而言: (1)干流水体潜入香溪河的距离受水位和温差的影响均较大,水位越高或者温差越大,潜入距离越远;潜入距离与干流上游来流间的关系不明显。 (2)入侵水体在香溪河河口断面 a 处的潜入速度受温差及干流上游流量的影响均较大,温差越大或者干流上游来流量越大,潜入速度越大;而受水位的影响则不明显。 4)不同形式的温差异重流发生时潜入距离的比较: 相同水位、温差及干流上游来流条件下,底部温差异重流对应的干流潜入距离最大,表层温差异重流对应的干流潜入距离次之,中层温差异重流对应的干流潜入距离最小;其中,表层和中层温差异重流对应的干流潜入距离差异较小。 5)异重流发生时水流流速的横向分布情况: (1)当发生温差异重流速时,在香溪河异重流所在区域内,水流流速在横向上是不均匀分布的,存在横向差异。 (2)同一断面同一水层的速度差值达到了厘米级水平,在河口处这一差值显得更大,而在异重流的中段区域内,水流流速在横向上的分布相对较均匀,同一断面同一水层上的速度差值较小,交界面走向接近水平。在香溪河中上游区域采用立面二维数值模型进行水动力模拟是可行的。