四川大學(xué)過飽和TDG及其對魚類的影響20140423第二講

1、水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護國家重點實驗室（四川大學(xué)）（四川大學(xué)） 一、研究背景一、研究背景高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響 1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究 2 過飽和過飽和TDG生成機理及規(guī)律研究生成機理及規(guī)律研究 3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究 4 過飽和過飽和TDG生成和釋放規(guī)律的應(yīng)用研究生成和釋放規(guī)律的應(yīng)用研究 5 長江上游特有魚類對過飽和長江上游特有魚類對過飽和TDG耐受性研究耐受性研究 6 高壩泄水過飽和高壩泄水過飽和TDG影

2、響減緩措施研究影響減緩措施研究高壩泄水會導(dǎo)致下游水體高壩泄水會導(dǎo)致下游水體 (Total Dissolved Gas，簡，簡稱稱)過飽和，致使魚類患過飽和，致使魚類患甚至大規(guī)模甚至大規(guī)模，嚴(yán)重威，嚴(yán)重威脅到河流水生生態(tài)系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定。因泄水導(dǎo)致的過飽和脅到河流水生生態(tài)系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定。因泄水導(dǎo)致的過飽和TDG對魚類的影響在國內(nèi)外均有報導(dǎo)對魚類的影響在國內(nèi)外均有報導(dǎo)。許多水電開發(fā)河流，特別是長江上游水系，高壩建設(shè)集中，許多水電開發(fā)河流，特別是長江上游水系，高壩建設(shè)集中，水生生物珍稀和特有程度高、物種數(shù)量大，因而高壩泄水水生生物珍稀和特有程度高、物種數(shù)量大，因而高壩泄水及其對長江上游特有魚類的影

3、響及其對長江上游特有魚類的影響尤為突出尤為突出。 我國我國對對TDG過飽和問題的過飽和問題的。國外關(guān)于國外關(guān)于TDG過飽和問題的研究多針對于中低壩，且針對的魚過飽和問題的研究多針對于中低壩，且針對的魚類為北美特有魚類，非我國珍稀特有魚類，因而研究成果雖可類為北美特有魚類，非我國珍稀特有魚類，因而研究成果雖可吸收借鑒，但不能直接應(yīng)用。吸收借鑒，但不能直接應(yīng)用。 高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響氣體在一定條件

4、下，溶解在單位體積水里達到飽和氣體在一定條件下，溶解在單位體積水里達到飽和狀態(tài)時的氣體的量。狀態(tài)時的氣體的量。水體中的總?cè)芙鈿怏w來源于大氣。水體中的總?cè)芙鈿怏w來源于大氣。 氣體溶解度氣體溶解度溶解氣體的溶解量占所處條件下的飽和含量的百分比。溶解氣體的溶解量占所處條件下的飽和含量的百分比。 飽和度飽和度s100CGC過飽和總?cè)芙鈿怏w指溶解于水中的氣體的飽和度超過過飽和總?cè)芙鈿怏w指溶解于水中的氣體的飽和度超過100%000(%)100100TDGpppGpp高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響 水壩泄水水壩泄水 溫排水溫排

5、水 地下水地下水 強光合作用強光合作用泄水摻氣泄水摻氣過飽和過飽和TDG生成生成過飽和過飽和TDG釋放釋放一、研究背景一、研究背景過飽和過飽和TDG生成生成過飽和過飽和TDG釋放釋放主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容一、研究背景一、研究背景泄水摻氣泄水摻氣研究內(nèi)容的確定研究內(nèi)容的確定以與魚類影響密切相關(guān)的過飽和過飽和TDG為研究對象，結(jié)合我國高壩工程泄水特性及魚類分布特征，借助原型原型觀測觀測、室內(nèi)實驗室內(nèi)實驗和理論分析理論分析等研究手段，對高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和問題的生成和釋放機理生成和釋放機理進行了研究，建立了高壩泄水TDG過飽和生成和釋放過程的定量預(yù)測方法，并針對長江上游特有魚類，開展了魚類對過

6、飽和TDG的耐受性研究耐受性研究。主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容一、研究背景一、研究背景 “長江上游特有魚類受總?cè)芙鈿怏w過飽和間歇脅迫影響的規(guī)律及減緩措施研究” (51379136) “水流交匯對過飽和總?cè)芙鈿怏w分布規(guī)律的影響研究” (51279115) “高壩梯級過飽和總?cè)芙鈿怏w釋放規(guī)律及生態(tài)調(diào)控技術(shù)研究”(51179111) “高壩下游溶解氣體過飽和與摻氣特性關(guān)系研究”（50579043） “高壩下游溶解氣體過飽和對長江上游特有魚類影響的研究”（50979063） “通過生態(tài)調(diào)度滿足魚類需求的水力學(xué)問題研究” （50279025） 任務(wù)來源任務(wù)來源高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚

7、類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響國家自然科學(xué)基金項目國家自然科學(xué)基金項目教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金 “含沙水體過飽和總?cè)芙鈿怏w釋放規(guī)律研究”(20110181110073) 資助 金沙江中游、金沙江下游等大型河流水電規(guī)劃 白鶴灘、烏東德、雙江口、巴拉等大型水利工程建設(shè)項目委托大型河流水電規(guī)劃以及大型水利工程項目委托大型河流水電規(guī)劃以及大型水利工程項目委托p 溶解氣體過飽和的產(chǎn)生條件溶解氣體過飽和的產(chǎn)生條件p高壩泄水溶解氣體過飽和水平及其影響因素高壩泄水溶解氣體過飽和水平及其影響因素p過飽和溶解氣體釋放過程（影響范圍）

8、及影響因素過飽和溶解氣體釋放過程（影響范圍）及影響因素p 過飽和溶解氣體中主要組分（過飽和溶解氣體中主要組分（DO與與TDG）間的關(guān)系）間的關(guān)系高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響高壩泄水總?cè)芙鈿怏w過飽和規(guī)律及其對長江上游特有魚類的影響1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究成都重慶昆明貴陽長沙武漢岷江金沙雅礱長怒瀾滄江江江江江紫坪鋪二灘漫灣三峽烏大朝山銅街子龔嘴大渡河葛洲壩南寧黃果樹大瀑布珠江盤北江盤南江江原觀工程原觀河段河流城市圖例瀑布溝深溪溝序號觀測河段河段內(nèi)工程或跌水名稱工程特征觀測河段長度(km)備注1打邦河黃果樹大瀑布北盤江匯口黃果樹大瀑布我國最大瀑布20

9、北盤江水系2岷江紫坪鋪壩址成都紫坪鋪岷江干流最大電站；挑流消能60岷江水系3雅礱江二灘壩址金沙江龍街渡口二灘我國已建最高拱壩；挑流消能130十二大水電基地之一4三峽壩址武漢三峽、葛洲壩裝機容量最大電站；規(guī)模最大的連續(xù)梯級電站挑流消能；650長江干流5瀾滄江漫灣壩址光山江橋漫灣、大朝山連續(xù)高壩梯級電站；挑流消能170十二大水電基地之一6大渡河瀑布溝電站大渡河匯口瀑布溝、深溪溝、龔嘴、銅街子不同消能型式（面流與底流消能）的連續(xù)梯級電站300十二大水電基地之一典型工程泄水下游觀測河段長達典型工程泄水下游觀測河段長達。1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型

10、觀測研究1.1 黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測研究黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測研究黃果樹大瀑布打邦河打邦河瀑布下游河道過飽和瀑布下游河道過飽和TDG釋放速率相當(dāng)快釋放速率相當(dāng)快l由于河道水深淺，過飽和水流與大氣充分交換所致由于河道水深淺，過飽和水流與大氣充分交換所致l河道內(nèi)分布有多個小落差跌水，跌水有助于過飽和水體與大氣的充分接觸和質(zhì)河道內(nèi)分布有多個小落差跌水，跌水有助于過飽和水體與大氣的充分接觸和質(zhì)量交換，在一定程度上也加速了過飽和量交換，在一定程度上也加速了過飽和TDG向大氣的釋放過程。向大氣的釋放過程。日期黃果樹水文站 (瀑布上游) 鐵橋斷面(瀑布下游)王二河匯口上游(瀑布下游

11、)左中右左中右6.26110.1111.4107.4102.66.27105.6106.0105.6105.6102.1101.9101.86.28104.4105.3104.4104.56.29104.5103.6103.8104.41.1 黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測研究黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測研究黃果樹大瀑布過飽和黃果樹大瀑布過飽和TDG觀測結(jié)果表觀測結(jié)果表黃果樹瀑布下游TDG飽和度與單寬流量關(guān)系圖 TDG飽和度與單寬流量之間有著良好的線性相關(guān)關(guān)系，飽和度與單寬流量之間有著良好的線性相關(guān)關(guān)系，兩者相關(guān)系數(shù)為兩者相關(guān)系數(shù)為0.98。1.1 黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測

12、研究黃果樹大瀑布及下游打邦河河段的觀測研究1.2 紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究安瀾索橋觀測安瀾索橋觀測 泄洪洞泄水觀測泄洪洞泄水觀測 探頭探頭紫坪鋪壩下紫坪鋪壩下500m的彩虹橋斷面觀測得到的的彩虹橋斷面觀測得到的TDG飽和度最大值為飽和度最大值為128.3，發(fā)生時間在，發(fā)生時間在2006年年12月月28日溢洪道完全關(guān)閉幾分鐘后，日溢洪道完全關(guān)閉幾分鐘后，泄洪洞全面開啟泄水時。泄洪洞全面開啟泄水時。 TDG橫斷面分布橫斷面分布1.2 紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究泄水下游

13、橫斷面上過飽和泄水下游橫斷面上過飽和TDG呈現(xiàn)不均勻分布，但愈往下游，橫呈現(xiàn)不均勻分布，但愈往下游，橫向分布愈不明顯向分布愈不明顯過飽和過飽和TDG與泄洪流量關(guān)系與泄洪流量關(guān)系紫坪鋪下游TDG飽和度與流量變化關(guān)系紫坪鋪下游彩虹橋斷面TDG飽和度與泄水流量關(guān)系圖 1.2 紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究過飽和過飽和TDG隨時間的變化過程與下泄流量過程極其相近，兩者隨時間的變化過程與下泄流量過程極其相近，兩者有較好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為有較好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.82。過飽和過飽和TDG釋放過程釋放過程在約在約40km的河道內(nèi)，過的河道內(nèi)，過飽和飽和TDG已

14、基本恢復(fù)至已基本恢復(fù)至正常飽和狀態(tài)，且正常飽和狀態(tài)，且TDG飽和度衰減速率隨著距飽和度衰減速率隨著距離的增加逐漸減小。離的增加逐漸減小。12月26日柏條河12月25日1.2 紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究紫坪鋪工程及下游岷江河段的觀測研究1.3 二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究三灘橋斷面1.3 二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究TDG飽和度與泄洪流量的關(guān)系較混亂，難以用線性關(guān)系進行擬合。飽和度與泄洪流量的關(guān)系較混亂，難以用線性關(guān)系進行擬合。初步

15、分析是由于不同泄洪建筑物造成的過飽和初步分析是由于不同泄洪建筑物造成的過飽和TDG水平不同所致。水平不同所致。過飽和過飽和TDG水平與泄洪流量的關(guān)系水平與泄洪流量的關(guān)系 1.3 二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究TDG飽和度沿程變化顯著，匯入金沙江后飽和度沿程變化顯著，匯入金沙江后TDG水平明顯下降。水平明顯下降。過飽和過飽和TDG沿程釋放過程沿程釋放過程 TDG與與DO關(guān)系關(guān)系TDG和和DO隨時間的變化趨勢有一定程度的接近，但隨時間的變化趨勢有一定程度的接近，但DO變化幅值變化幅值大于大于TDG變化幅值，且變化幅值，且DO波動變化明顯，波動變

16、化明顯，TDG和和DO飽和度之飽和度之間難以找到固定的相關(guān)關(guān)系。間難以找到固定的相關(guān)關(guān)系。1.3 二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究二灘工程及下游雅礱江和金沙江河段的觀測研究1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究1.4 三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究三峽三峽葛洲壩葛洲壩荊州碼頭荊州碼頭西陵長江大橋斷面觀測得到的西陵長江大橋斷面觀測得到的TDG飽和度最大值為飽和度最大值為138.4，DO飽飽和度最大值為和度最大值為132，出現(xiàn)時間在，出現(xiàn)時間在7月月10日日19：04。黃陵廟斷面觀測到黃陵廟斷面觀測到TDG飽和度最大值飽和度最大值

17、144.2，出現(xiàn)時間在，出現(xiàn)時間在7月月9日日13：39， DO飽和度最大值為飽和度最大值為133，出現(xiàn)時間在，出現(xiàn)時間在7月月9日日14：20。 1.4三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究過飽和過飽和TDG與泄洪流量關(guān)系與泄洪流量關(guān)系西陵大橋斷面TDG飽和度與流量關(guān)系過飽和度與泄流流量呈現(xiàn)一定相關(guān)，相關(guān)系數(shù)過飽和度與泄流流量呈現(xiàn)一定相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.64 TDG與DO關(guān)系葛洲壩泄水TDG和DO變化關(guān)系圖 渣場斷面TDG和DO變化關(guān)系圖1.4 三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究TDG與與DO在部分時刻呈現(xiàn)

18、相似的變化趨勢，但兩者之間的在部分時刻呈現(xiàn)相似的變化趨勢，但兩者之間的關(guān)系并不固定關(guān)系并不固定 過飽和TDG釋放過程1.4 三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究三峽、葛洲壩工程及下游長江河段的觀測研究長江河道過飽和長江河道過飽和TDG沿程恢復(fù)相當(dāng)緩慢，部分時段三峽泄水產(chǎn)生沿程恢復(fù)相當(dāng)緩慢，部分時段三峽泄水產(chǎn)生的過飽和影響一直持續(xù)到武漢。的過飽和影響一直持續(xù)到武漢。觀測期間，三峽泄洪流量和壩下總?cè)芙鈿怏w飽和度在不斷變化，觀測期間，三峽泄洪流量和壩下總?cè)芙鈿怏w飽和度在不斷變化，觀測到的過飽和氣體影響范圍也隨之在三峽至武漢之間不斷變化。觀測到的過飽和氣體影響范圍也隨之在三峽至武漢之間不斷變化。

19、1.5 漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣觀測照片漫灣觀測照片1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究 漫灣大橋斷面觀測到的最高飽和度為漫灣大橋斷面觀測到的最高飽和度為124.4%，發(fā)生在，發(fā)生在7月月30日上日上午泄洪表孔泄洪時，對應(yīng)泄洪流量午泄洪表孔泄洪時，對應(yīng)泄洪流量1810m3/s。 泄洪洞泄洪時漫灣大橋斷面最高飽和度為泄洪洞泄洪時漫灣大橋斷面最高飽和度為120%，對應(yīng)泄洪流量，對應(yīng)泄洪流量880m3/s大朝山泄水照片大朝山泄水照片大朝山庫區(qū)大朝山庫區(qū) 大朝山泄洪期間，大朝山壩下大朝山泄洪期間，大朝山壩下4000m的水文站斷面

20、觀測到的的水文站斷面觀測到的TDG飽和度最大值為飽和度最大值為120.3%，時間發(fā)生在，時間發(fā)生在7月月31日凌晨日凌晨4時時1#表孔表孔泄洪時，泄洪流量泄洪時，泄洪流量1070m3/s，發(fā)電流量，發(fā)電流量1870 m3/s。 1.5 漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究1.5 漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究大朝山庫區(qū)垂向大朝山庫區(qū)垂向TDG分布分布在上游漫灣電站泄水期間大朝山庫區(qū)內(nèi)在上游漫灣電站泄水期間大朝山庫區(qū)內(nèi)TDG呈現(xiàn)明顯的垂向分布，呈現(xiàn)明顯的垂向分布，其中，在其中，在510m水深范圍

21、內(nèi)水深范圍內(nèi)TDG飽和度最大，而表層和深層水體飽飽和度最大，而表層和深層水體飽和度較小。垂線上和度較小。垂線上TDG飽和度最大差值出現(xiàn)在飽和度最大差值出現(xiàn)在7月月31日，差日，差11%TDG釋放過程1.5 漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究TDG與DO關(guān)系1.5 漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究漫灣、大朝山電站及下游瀾滄江河道的觀測研究在在TDG與與DO之間存在線性相關(guān)關(guān)系，但不同地點以及不同時刻，之間存在線性相關(guān)關(guān)系，但不同地點以及不同時刻，兩者的關(guān)系并不一致兩者的關(guān)系并不一致1.6 瀑布溝下游大渡河河段的觀測研究瀑布溝下游大渡河河

22、段的觀測研究1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究銅街子壩前500m垂向分布龔嘴壩前TDG垂向分布1.6 龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究過飽和過飽和TDG垂向分布垂向分布在觀測深度內(nèi)，在觀測深度內(nèi)，TDG飽和度呈現(xiàn)垂向分布飽和度呈現(xiàn)垂向分布1.6 龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究龔嘴泄水過飽和過飽和TDG釋放過程釋放過程1.6 龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究龔嘴、銅街子電站及下游大渡河河段的觀測研究TDG與流量關(guān)系與流量關(guān)系龔嘴泄水銅街子泄水TDG飽和度與單寬流量的相關(guān)

23、性較差。飽和度與單寬流量的相關(guān)性較差。1.7 原型觀測結(jié)果的總結(jié)分析原型觀測結(jié)果的總結(jié)分析TDG和和DO之間難以建立固定的相關(guān)關(guān)系。之間難以建立固定的相關(guān)關(guān)系。由于由于DO濃度很大程度上濃度很大程度上取決于水體耗氧過程，與水體中污染物種類和濃度有關(guān)，而取決于水體耗氧過程，與水體中污染物種類和濃度有關(guān)，而TDG中除中除DO外，外，主要成分為氮氣，氮氣屬惰性氣體，不受水質(zhì)和污染物降解的影響，因而在主要成分為氮氣，氮氣屬惰性氣體，不受水質(zhì)和污染物降解的影響，因而在污染水體中，污染水體中，TDG與與DO的關(guān)系會隨著水質(zhì)狀況的改變而發(fā)生改變，造成兩者的關(guān)系會隨著水質(zhì)狀況的改變而發(fā)生改變，造成兩者的關(guān)系在

24、不同時間或不同的地點存在非常大的差別。鑒于這一原因，的關(guān)系在不同時間或不同的地點存在非常大的差別。鑒于這一原因，對過飽對過飽和和TDG的研究中，用的研究中，用DO代替代替TDG的做法會導(dǎo)致較大誤差。的做法會導(dǎo)致較大誤差。 TDG與流量之間的相關(guān)關(guān)系非單一關(guān)系，除流量因素外，需同與流量之間的相關(guān)關(guān)系非單一關(guān)系，除流量因素外，需同時考慮摻氣、消能工內(nèi)壓力、紊動等其它要素的綜合影響。時考慮摻氣、消能工內(nèi)壓力、紊動等其它要素的綜合影響。工程泄流消能方式不同，工程泄流消能方式不同，TDG過飽和水平差別較大。壩下過飽和水平差別較大。壩下TDG過飽和度與泄水建筑物的泄洪布置方式密切相關(guān)過飽和度與泄水建筑物的

25、泄洪布置方式密切相關(guān) 。1 過飽和過飽和TDG原型觀測研究原型觀測研究1.7 原型觀測結(jié)果的總結(jié)分析原型觀測結(jié)果的總結(jié)分析壩下壩下TDG沿橫向呈現(xiàn)不均勻分布，其中主流區(qū)域沿橫向呈現(xiàn)不均勻分布，其中主流區(qū)域TDG飽和度普飽和度普遍大于非主流區(qū)域，泄洪側(cè)遍大于非主流區(qū)域，泄洪側(cè)TDG飽和度普遍大于發(fā)電側(cè)。飽和度普遍大于發(fā)電側(cè)。泄洪期間泄洪期間TDG飽和度垂向上分布不均勻，不均勻程度與水深、飽和度垂向上分布不均勻，不均勻程度與水深、流速等要素相關(guān)。流速等要素相關(guān)。發(fā)電對水體中發(fā)電對水體中TDG飽和度沒有顯著影響。飽和度沒有顯著影響。支流匯入可以使總?cè)芙鈿怏w飽和度明顯減小，且支流匯入可以使總?cè)芙鈿怏w飽

26、和度明顯減小，且TDG濃度變化濃度變化基本符合流量加權(quán)平均的混合公式?；痉狭髁考訖?quán)平均的混合公式。不同特征水體之間過飽和不同特征水體之間過飽和TDG沿程恢復(fù)和釋放過程差別較大，沿程恢復(fù)和釋放過程差別較大，其中水深是影響過飽和其中水深是影響過飽和TDG釋放的重要因素。釋放的重要因素。水體中水質(zhì)、泥沙含量等水質(zhì)特性對過飽和水體中水質(zhì)、泥沙含量等水質(zhì)特性對過飽和TDG的釋放有一定的釋放有一定影響。影響。二、主要研究成果二、主要研究成果TDG過飽和水流的產(chǎn)生裝置研究過飽和水流的產(chǎn)生裝置研究* 高壓水柱裝置* 高壓釜實驗裝置910109910910910412278306526431112.1 過飽

27、和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究2 過飽和過飽和TDG生成機理及規(guī)律研究生成機理及規(guī)律研究 可同時產(chǎn)生不同過飽和度可同時產(chǎn)生不同過飽和度的多股水流，且流量穩(wěn)定的多股水流，且流量穩(wěn)定，摻氣、水流等實驗條件，摻氣、水流等實驗條件可控，成功解決了實驗研可控，成功解決了實驗研究中究中TDG過飽和水流供應(yīng)過飽和水流供應(yīng)受限問題，為準(zhǔn)確高效開受限問題，為準(zhǔn)確高效開展展TDG過飽和規(guī)律及其對過飽和規(guī)律及其對魚類影響的研究提供了重魚類影響的研究提供了重要技術(shù)條件和質(zhì)量保障，要技術(shù)條件和質(zhì)量保障，推動了過飽和推動了過飽和TDG問題及問題及其對魚類影響的實驗研究其對魚類影響的實驗研究進程進程 溶解度與壓力關(guān)

28、系氧氣的溶解度符合亨利定律，即在溫度一定的情況下，溶解度與壓力成正比。氣泡溶解 實驗氣體溶解速率與氣泡比表面積和水體紊動強度密切相關(guān) 氣泡尺寸 實驗氣泡尺寸愈小，比表面積愈大，水體中TDG過飽和的生成速率愈快。氣體在水中的溶解實驗氣體在水中的溶解實驗2.1 過飽和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究高速摻氣水流射流實驗高速摻氣水流射流實驗自由射流時水體自由射流時水體TDG過飽和度明顯較淹沒射流時小。結(jié)果表明，過飽和度明顯較淹沒射流時小。結(jié)果表明，充分摻氣和承壓（水深）是充分摻氣和承壓（水深）是TDG過飽和形成的必要條件，同時，過飽和形成的必要條件，同時，氣泡在水中滯留時間也是影響水體氣泡在水中

29、滯留時間也是影響水體TDG過飽和的主要因素。過飽和的主要因素。2.1 過飽和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究高速水流摻氣實驗高速水流摻氣實驗摻氣是產(chǎn)生過飽和摻氣是產(chǎn)生過飽和TDG的必要條件之一；氣泡比表面積（氣泡的必要條件之一；氣泡比表面積（氣泡尺寸）和紊動是影響尺寸）和紊動是影響TDG過飽和生成速率的重要因素過飽和生成速率的重要因素2.1 過飽和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究摻氣水流氣泡分布研究摻氣水流氣泡分布研究 采用圖像處理技術(shù)，引入基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的氣泡填充，將距離采用圖像處理技術(shù)，引入基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的氣泡填充，將距離加分水嶺變換方法應(yīng)用在粘連氣泡分割中，通過圖像預(yù)處理

30、、圖像加分水嶺變換方法應(yīng)用在粘連氣泡分割中，通過圖像預(yù)處理、圖像分割、氣泡填充、氣泡分割等一系列圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣分割、氣泡填充、氣泡分割等一系列圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣水流中氣泡分布具有較好的正態(tài)分布規(guī)律水流中氣泡分布具有較好的正態(tài)分布規(guī)律粘連氣泡分割前后圖像對比氣泡粒徑的正態(tài)分布擬合結(jié)果 2.1 過飽和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究過飽和過飽和TDG生成與含沙量的關(guān)系實驗生成與含沙量的關(guān)系實驗含沙水體含沙水體TDG飽和度和清水沒有顯著變化，表明泥沙含量對水體中過飽和飽和度和清水沒有顯著變化，表明泥沙含量對水體中過飽和TDG的生成沒有顯著影響。的生成沒有顯著影響。2.1 過飽

31、和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究清渾水體中TDG過飽和生成垂向分布 1001101201301400.51.02.03.04.0水深(%)TDG 飽和度(%)工況1工況2工況3工況4工況5工況6 小結(jié)小結(jié)2.1 過飽和過飽和TDG生成機理研究生成機理研究l實驗壓力在實驗壓力在9MPa以下時，氧氣溶解度與壓力間呈現(xiàn)很好的直以下時，氧氣溶解度與壓力間呈現(xiàn)很好的直線關(guān)系，即溶解度與壓力成正比。線關(guān)系，即溶解度與壓力成正比。l高壩泄水下游水體充分摻氣、承壓以及氣泡在水體內(nèi)足夠的高壩泄水下游水體充分摻氣、承壓以及氣泡在水體內(nèi)足夠的滯留時間的是滯留時間的是TDG過飽和產(chǎn)生的必要條件，同時，氣泡比表面

32、過飽和產(chǎn)生的必要條件，同時，氣泡比表面積和紊動強度是影響過飽和積和紊動強度是影響過飽和TDG生成速率的重要因素，氣泡比生成速率的重要因素，氣泡比表面積愈大（氣泡尺寸愈?。?、紊動愈強，過飽和表面積愈大（氣泡尺寸愈?。?、紊動愈強，過飽和TDG生成速生成速率越快。率越快。l運用圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣水流中氣泡分布具有較好運用圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣水流中氣泡分布具有較好的正態(tài)分布規(guī)律。的正態(tài)分布規(guī)律。l泥沙含量對水體中泥沙含量對水體中TDG過飽和的生成影響不顯著。過飽和的生成影響不顯著。 2.2 高壩挑流消能過飽和高壩挑流消能過飽和TDG預(yù)測方法的建立預(yù)測方法的建立2 過飽和過飽和TDG生成機

33、理及規(guī)律研究生成機理及規(guī)律研究水舌自由水面沖坑自由水面泄洪洞大壩hdhr高壩挑流消能示意圖 沖坑（水墊塘）內(nèi)高壓摻氣水流中氣體的過溶過程 水流流經(jīng)沖坑（水墊塘）出口時，由于壓力和水深突然減小導(dǎo)致的過溶TDG的瞬間快速釋放過程1101=2deqPGGP3 21=expdddrhGGkh系數(shù)泄洪洞泄水泄洪孔泄水0.400.550.380.560.10.20.080.122.2 高壩挑流消能過飽和高壩挑流消能過飽和TDG預(yù)測方法的建立預(yù)測方法的建立3 2101=exp2dddeqeqdrPhGGGkPh1dk參數(shù)率定參數(shù)率定 100.0110.0120.0130.0140.012345678工況編號

34、飽和度(%)計算值實測值泄洪洞泄水 100.0110.0120.0130.0140.0123工況編號飽和度(%)計算實測泄洪孔泄水 2.2 高壩挑流消能過飽和高壩挑流消能過飽和TDG預(yù)測方法的建立預(yù)測方法的建立模型驗證模型驗證 二灘泄水驗證結(jié)果 三峽泄水驗證結(jié)果 1.31.30.30.32.56.02.17.96.57.36.205101520253012345678910 11工況TDG 過飽和度(%)實測預(yù)測差值2.3 小結(jié)小結(jié)(1)(1)基于對過飽和基于對過飽和TDG產(chǎn)生條件的分析，研制了具有自主知識產(chǎn)產(chǎn)生條件的分析，研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)生過飽和權(quán)的產(chǎn)生過飽和TDG水流的高壓水柱實

35、驗裝置水流的高壓水柱實驗裝置，成功解決了關(guān)于，成功解決了關(guān)于TDG過飽和問題實驗研究中的關(guān)鍵技術(shù)難題，為準(zhǔn)確高效地開展過飽和問題實驗研究中的關(guān)鍵技術(shù)難題，為準(zhǔn)確高效地開展TDG過飽和規(guī)律及其對魚類影響的研究提供了重要技術(shù)條件和質(zhì)過飽和規(guī)律及其對魚類影響的研究提供了重要技術(shù)條件和質(zhì)量保障量保障。(2) 高壩泄水下游水體充分摻氣、承壓以及氣泡在水體內(nèi)足夠的高壩泄水下游水體充分摻氣、承壓以及氣泡在水體內(nèi)足夠的滯留時間是滯留時間是TDG過飽和產(chǎn)生的必要條件；氣泡比表面積和紊動強過飽和產(chǎn)生的必要條件；氣泡比表面積和紊動強度是影響過飽和度是影響過飽和TDG生成速率的重要因素，其中氣泡比表面積愈生成速率的重

36、要因素，其中氣泡比表面積愈大（氣泡尺寸愈?。?、紊動愈強，過飽和大（氣泡尺寸愈小）、紊動愈強，過飽和TDG生成速率越快；泥生成速率越快；泥沙含量對水體中沙含量對水體中TDG過飽和的生成影響不顯著。過飽和的生成影響不顯著。2 過飽和過飽和TDG生成機理及規(guī)律研究生成機理及規(guī)律研究2.3 小結(jié)小結(jié)(2)(3)引入基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的氣泡填充方法，將距離加分水嶺引入基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的氣泡填充方法，將距離加分水嶺變換方法應(yīng)用在粘連氣泡分割中，通過圖像預(yù)處理、圖像分割、變換方法應(yīng)用在粘連氣泡分割中，通過圖像預(yù)處理、圖像分割、氣泡填充、氣泡分割等一系列圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣水流氣泡填充、氣泡分割等一系

37、列圖像處理技術(shù)分析得到，摻氣水流中氣泡分布具有較好的正態(tài)分布規(guī)律。中氣泡分布具有較好的正態(tài)分布規(guī)律。(4) 首次建立了高壩挑流消能過飽和首次建立了高壩挑流消能過飽和TDG生成預(yù)測公式。利用原生成預(yù)測公式。利用原型觀測資料對公式進行了參數(shù)率定和公式驗證。該型觀測資料對公式進行了參數(shù)率定和公式驗證。該方法的建立是方法的建立是高壩工程過飽和高壩工程過飽和TDG定量預(yù)測研究領(lǐng)域的開拓性研究工作，對于定量預(yù)測研究領(lǐng)域的開拓性研究工作，對于定量預(yù)測高壩工程總?cè)芙鈿怏w過飽和程度，客觀公正評價高壩工定量預(yù)測高壩工程總?cè)芙鈿怏w過飽和程度，客觀公正評價高壩工程生態(tài)環(huán)境風(fēng)險，探討高壩工程環(huán)境保護具有重要意義。程生態(tài)

38、環(huán)境風(fēng)險，探討高壩工程環(huán)境保護具有重要意義。2 過飽和過飽和TDG生成機理及規(guī)律研究生成機理及規(guī)律研究3.13.23.3過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究過飽和過飽和TDG釋放系數(shù)與釋放系數(shù)與DO釋放系數(shù)及釋放系數(shù)及DO復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗 紊動對過飽和紊動對過飽和TDG釋放過程的影響實驗釋放過程的影響實驗 泥沙含量對過飽和泥沙含量對過飽和TDG釋放過程的影響實驗釋放過程的影響實驗 溫度對過飽和溫度對過飽和TDG釋放過程的影響實驗釋放過程的影響實驗復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究天然河道過飽和天然河道過飽和TDG釋放過程的預(yù)測研究釋放過程的

39、預(yù)測研究縱向一維模型的建立縱向一維模型的建立天然河道過飽和天然河道過飽和TDG釋放系數(shù)的取值分析釋放系數(shù)的取值分析 釋放系數(shù)估算方法的提出釋放系數(shù)估算方法的提出 深水庫區(qū)立面二維過飽和深水庫區(qū)立面二維過飽和TDG釋放模型研究釋放模型研究 二、主要研究成果二、主要研究成果3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究DO欠飽和欠飽和水體復(fù)氧試驗水體復(fù)氧試驗過飽和和過飽和和TDG釋放系數(shù)釋放系數(shù)水體復(fù)氧系數(shù)水體復(fù)氧系數(shù)TDG和和DO過飽和過飽和水體釋放試驗水體釋放試驗過飽和過飽和DO釋放系數(shù)釋放系數(shù)過飽和過飽和TDG釋放系數(shù)的取值分析釋放系數(shù)的取值分析過飽和過飽和TDG釋放系數(shù)與釋放系數(shù)與DO

40、釋放系數(shù)及釋放系數(shù)及DO復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗(1)試驗裝置示意圖過飽和過飽和TDG釋放系數(shù)與釋放系數(shù)與DO釋放系數(shù)及釋放系數(shù)及DO復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗(2)3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究采用替代系數(shù)引起的過飽和TDG釋放時間的計算誤差圖 過飽和DO釋放時間的計算誤差圖（復(fù)氧系數(shù)代替過飽和DO釋放系數(shù)） 在對在對TDG釋放過程的研究中，需要對過飽和釋放過程的研究中，需要對過飽和TDG釋放系數(shù)進釋放系數(shù)進行專門研究，不能簡單以過飽和行專門研究，不能簡單以過飽和DO釋放系數(shù)或氧虧水體復(fù)氧系釋放系數(shù)或氧虧水體復(fù)氧系數(shù)代替數(shù)代替TDG釋放系數(shù)。釋放系數(shù)

41、。3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究過飽和過飽和TDG釋放系數(shù)與釋放系數(shù)與DO釋放系數(shù)及釋放系數(shù)及DO復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗復(fù)氧系數(shù)的關(guān)系實驗(3)紊動對過飽和紊動對過飽和TDG釋放過程的影響實驗釋放過程的影響實驗TDG飽和度隨時間變化關(guān)系曲線釋放系數(shù)與紊動強度的關(guān)系圖3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究攪拌誘發(fā)紊動實驗攪拌誘發(fā)紊動實驗?zāi)嗌澈繉^飽和泥沙含量對過飽和TDG釋放過程的影響釋放過程的影響靜置水柱實驗靜置水柱實驗明渠水流實驗明渠水流實驗l水體中泥沙的存在有利于過飽和水體中泥沙的存在有利于過飽和TDG的釋放，且含沙量越大，過的釋放，且含沙量越大，過飽和飽和T

42、DG釋放速度愈快。釋放速度愈快。這主要是由于水體中泥沙顆粒的存在增加了水體中這主要是由于水體中泥沙顆粒的存在增加了水體中TDG的可附著介質(zhì)，促使溶的可附著介質(zhì)，促使溶解氣體變?yōu)橛坞x態(tài)并聚并，最終以氣泡形式上浮到空氣中。解氣體變?yōu)橛坞x態(tài)并聚并，最終以氣泡形式上浮到空氣中。l過飽和過飽和TDG釋放速度隨水體紊動強度的增大而顯著加快。釋放速度隨水體紊動強度的增大而顯著加快。 3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究 0510152025050100150200耗散時間(h)TDG過飽和度(%)清水渾水清水?dāng)M合線渾水?dāng)M合線 500RPM1001051101151201251301350.00

43、.10.20.30.40.5釋放時間(h)TDG飽和度(%)清水0.4kg/m0.8kg/m1.2kg/m溫度對過飽和溫度對過飽和TDG釋放過程的影響釋放過程的影響(20)20 1.060TKK復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究(1) 18.8cm9.546.315.015.51.812.331.3魚道模型試驗裝置示意圖魚道模型整體示意圖魚道模型單池尺寸示意圖）3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究(2) 3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究 魚道模型過飽和TDG釋放試驗結(jié)果統(tǒng)計

44、表工況編號入流流速(m/s)入流水深(m)入流過飽和度(%)出流過飽和度(%)TDG飽和度降低值(%)10.060.0837.429.57.920.080.1031.527.24.330.110.1133.429.63.840.140.1226.924.12.80.1m/s首末級魚池內(nèi)流場分布復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究(3) 3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究魚道內(nèi)紊動動能分布圖 ( m2.s-2)魚道內(nèi)過飽和TDG濃度分布圖 (%)復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究(4) 3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋

45、放機理研究過飽和TDG釋放系數(shù)與平均紊動動能關(guān)系圖復(fù)雜水域內(nèi)過飽和復(fù)雜水域內(nèi)過飽和TDG釋放規(guī)律研究釋放規(guī)律研究(5) 3.1 過飽和過飽和TDG釋放機理研究釋放機理研究在有阻擋建筑物存在時，過飽和在有阻擋建筑物存在時，過飽和TDG的釋放速率比在順直邊界條件下顯著的釋放速率比在順直邊界條件下顯著增大，說明水流的繞流、回流現(xiàn)象可以增加水體滯留時間，提高紊動強度，增大，說明水流的繞流、回流現(xiàn)象可以增加水體滯留時間，提高紊動強度，從而促進過飽和從而促進過飽和TDG的釋放。在高紊動區(qū)域，過飽和的釋放。在高紊動區(qū)域，過飽和TDG釋放速率與紊動釋放速率與紊動強度成正相關(guān)關(guān)系，紊動強度越大，強度成正相關(guān)關(guān)系

46、，紊動強度越大，TDG釋放越快。釋放越快。 3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究 3.2天然河道過飽和天然河道過飽和TDG預(yù)測方法研究預(yù)測方法研究(1)水動力學(xué)方程2211111222211()()1111()()88iiiiiiiiiiiiiiUAU As UAU AZZgAAKKiiiARnK321(2)過飽和TDG輸移釋放方程/()Tk x UeqoeqGGGGe模型基本方程模型基本方程釋放系數(shù)的取值分析釋放系數(shù)的取值分析二灘電站下游金沙江河段TDG釋放過程漫灣電站下游河道TDG釋放過程率定關(guān)系圖（泄洪洞泄洪） y = 14e-0.02xR2 = 0.9858051

47、015200102030歷時(h)TDG過飽和度(%)實測點指數(shù)擬合三峽電站下游長江河段TDG釋放過程 y = 11.1e-0.563xR2 = 0.91440510150.02.04.06.0歷時(h)TDG過飽和度(%)實測點指數(shù)擬合紫坪鋪電站下游柏條河段TDG釋放程 工況編號所測區(qū)段釋放系數(shù)(h-1)相關(guān)系數(shù)R21二灘電站下游雅礱江河道（Q=7400M3/S）0.09910.99812二灘電站下游雅礱江河道(Q=6700 M3/S)0.06790.92833二灘電站下游雅礱江河道(Q=3300 M3/S)0.09650.99894二灘電站下游金沙江干流河道(Q=7230 M3/S)0.0

48、6180.93235二灘電站下游金沙江干流河道(Q=7280 M3/S)0.06000.96996三峽電站下游長江河道（宜昌至武漢）0.01400.90137三峽電站下游長江河道（城陵磯至武漢）0.02000.98588紫坪鋪電站下游柏條河0.56300.91449紫坪鋪電站下游走馬河0.65000.948510漫灣電站下游瀾滄江天然河道（泄洪洞泄流）0.10600.997711漫灣電站下游瀾滄江天然河道（表孔泄流）0.09550.960812大朝山電站下游瀾滄江河道0.12900.898313銅街子電站下游大渡河河道0.20130.969414大渡河上銅街子庫區(qū)內(nèi)0.15990.983815

49、瀾滄江上大朝山庫區(qū)內(nèi)0.00300.9313各河段的釋放系數(shù)存在顯著差別，總體上表現(xiàn)出大型河流釋放系數(shù)較小，而小型各河段的釋放系數(shù)存在顯著差別，總體上表現(xiàn)出大型河流釋放系數(shù)較小，而小型河流釋放系數(shù)較大，以及天然河道釋放系數(shù)大于庫區(qū)水體的規(guī)律河流釋放系數(shù)較大，以及天然河道釋放系數(shù)大于庫區(qū)水體的規(guī)律 3.2天然河道過飽和天然河道過飽和TDG預(yù)測方法研究預(yù)測方法研究天然水體釋放系數(shù)統(tǒng)計表天然水體釋放系數(shù)統(tǒng)計表*3600 ()mnTk RHFruR釋放系數(shù)計算方法的提出釋放系數(shù)計算方法的提出T33600mD UkH美國陸軍工程兵團： 本研究得到： 3.2天然河道過飽和天然河道過飽和TDG預(yù)測方法研究預(yù)

50、測方法研究釋放系數(shù)計算方法的提出釋放系數(shù)計算方法的提出 3.2天然河道過飽和天然河道過飽和TDG預(yù)測方法研究預(yù)測方法研究工況編號所測區(qū)段釋放系數(shù)(h-1)綜合系數(shù)(s-1)1二灘電站下游雅礱江河道（Q=7400M3/S）0.09919.2310-102二灘電站下游雅礱江河道(Q=6700 M3/S)0.06795.6910-103二灘電站下游雅礱江河道(Q=3300 M3/S)0.09651.0510-94二灘電站下游金沙江干流河道(Q=7230 M3/S)0.06185.9210-105二灘電站下游金沙江干流河道(Q=7280 M3/S)0.06005.0010-106三峽電站下游長江河道（

51、宜昌至武漢）0.01401.4310-107三峽電站下游長江河道（城陵磯至武漢）0.02001.5410-108紫坪鋪電站下游柏條河0.56306.4710-89紫坪鋪電站下游走馬河0.65008.6210-810漫灣電站下游瀾滄江天然河道（泄洪洞泄流）0.10601.3410-911漫灣電站下游瀾滄江天然河道（表孔泄流）0.09551.0710-912大朝山電站下游瀾滄江河道0.12901.1610-913銅街子電站下游大渡河河道0.20138.5610-914大渡河上銅街子庫區(qū)內(nèi)0.15998.2210-915瀾滄江上大朝山庫區(qū)內(nèi)0.00301.2910-101根據(jù)大型深水庫根據(jù)大型深水庫

52、過飽和過飽和TDG分布分布特征，建立了特征，建立了寬寬度平均立面二維度平均立面二維過飽和過飽和TDG釋放釋放模型。模型。2采用大朝山庫區(qū)采用大朝山庫區(qū)壩前垂線壩前垂線及及典型典型斷面斷面原型觀測成原型觀測成果對模型進行果對模型進行驗驗證證 3研究得到庫區(qū)內(nèi)研究得到庫區(qū)內(nèi)TDG濃度濃度垂向、垂向、縱向分布規(guī)律分縱向分布規(guī)律分布布3.3 深水庫區(qū)立面二維過飽和深水庫區(qū)立面二維過飽和TDG釋放模型研究釋放模型研究3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究3.3 深水庫區(qū)立面二維過飽和深水庫區(qū)立面二維過飽和TDG釋放模型研究釋放模型研究(1)3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放

53、機理及規(guī)律研究22()()xzBDBDBUBWBS Btxzxz()() ()TeqLssSkCCK aCC模型方程模型方程3.3 深水庫區(qū)立面二維過飽和深水庫區(qū)立面二維過飽和TDG釋放模型研究釋放模型研究(2)3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究 2009年8月1日-50-40-30-20-100100105110115120125TDG飽和度(%)水深(m)計算值實測點大朝山水庫過飽和大朝山水庫過飽和TDG垂向分布垂向分布 計算與實測對比圖計算與實測對比圖 1001101201302009-7-28 0:002009-7-29 0:002009-7-30 0:0020

54、09-7-31 0:002009-8-1 0:002009-8-2 0:00日期流量(m3/s)大轉(zhuǎn)彎碼頭計算值新村碼頭計算值大朝山壩前計算值大轉(zhuǎn)彎碼頭實測值新村碼頭實測值大朝山壩前實測值大朝山庫區(qū)內(nèi)過飽和大朝山庫區(qū)內(nèi)過飽和TDG釋放隨時間關(guān)系的實測與計算結(jié)果對比釋放隨時間關(guān)系的實測與計算結(jié)果對比 模型驗證模型驗證Distance(m)Elevation (m)0100002000030000400005000060000700008000090000840860880900920TDG: 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117

55、118 119 120 121 122 12307/29/2009 14:00大朝山庫區(qū)過飽和大朝山庫區(qū)過飽和TDG濃度分布圖（單位濃度分布圖（單位:%）3.3 深水庫區(qū)立面二維過飽和深水庫區(qū)立面二維過飽和TDG釋放模型研究釋放模型研究(3)3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究過飽和過飽和TDG分布規(guī)律分布規(guī)律 與泄洪水流非恒定與泄洪水流非恒定TDG飽和度的過程相應(yīng)，庫區(qū)內(nèi)的飽和度的過程相應(yīng)，庫區(qū)內(nèi)的TDG濃度分布隨之發(fā)濃度分布隨之發(fā)生變化，且隨著水流向下游的逐漸推進，過飽和生變化，且隨著水流向下游的逐漸推進，過飽和TDG峰值逐漸坦化，持續(xù)峰值逐漸坦化，持續(xù)時間被拉長。時

56、間被拉長。TDG飽和度在垂線上呈現(xiàn)由水面向下飽和度值逐漸增加，在飽和度在垂線上呈現(xiàn)由水面向下飽和度值逐漸增加，在10m左右深度達到某一極大飽和度后，左右深度達到某一極大飽和度后，TDG飽和度隨深度增加而逐漸減小。飽和度隨深度增加而逐漸減小。3.4 小結(jié)小結(jié)(1)(1) 實驗研究了過飽和水體實驗研究了過飽和水體TDG釋放系數(shù)、釋放系數(shù)、DO釋放系數(shù)及氧虧釋放系數(shù)及氧虧水體復(fù)氧系數(shù)三者之間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，過飽和水體水體復(fù)氧系數(shù)三者之間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，過飽和水體TDG釋放系數(shù)、釋放系數(shù)、DO釋放系數(shù)及氧虧水體復(fù)氧系數(shù)三者之間差別較大，釋放系數(shù)及氧虧水體復(fù)氧系數(shù)三者之間差別較大，采用過飽和

57、采用過飽和DO釋放系數(shù)或欠飽和釋放系數(shù)或欠飽和DO復(fù)氧系數(shù)代替過飽和復(fù)氧系數(shù)代替過飽和TDG釋釋放系數(shù)開展預(yù)測研究可引起較大的計算誤差。放系數(shù)開展預(yù)測研究可引起較大的計算誤差。(2)過飽和過飽和TDG釋放速度隨水體紊動強度的增大而顯著加快。釋放速度隨水體紊動強度的增大而顯著加快。(3) 過飽和過飽和TDG與水體泥沙含量和紊動強度之間存在顯著相關(guān)與水體泥沙含量和紊動強度之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。水體中泥沙的存在有利于過飽和關(guān)系。水體中泥沙的存在有利于過飽和TDG的釋放，且含沙量越的釋放，且含沙量越大，過飽和大，過飽和TDG釋放速度愈快。釋放速度愈快。3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及

58、規(guī)律研究3.4 小結(jié)小結(jié)(2)(4) 水流的繞流、回流現(xiàn)象可以增加水體滯留時間，提高水體紊水流的繞流、回流現(xiàn)象可以增加水體滯留時間，提高水體紊動強度，從而促進過飽和動強度，從而促進過飽和TDG的釋放。的釋放。(5) 天然河道釋放系數(shù)差別顯著，總體上表現(xiàn)為大型河流釋放系天然河道釋放系數(shù)差別顯著，總體上表現(xiàn)為大型河流釋放系數(shù)較小，而小型河流釋放系數(shù)較大，以及天然河道釋放系數(shù)大于數(shù)較小，而小型河流釋放系數(shù)較大，以及天然河道釋放系數(shù)大于庫區(qū)水體的規(guī)律，據(jù)此提出了考慮河道水深、流速及紊動條件的庫區(qū)水體的規(guī)律，據(jù)此提出了考慮河道水深、流速及紊動條件的釋放系數(shù)的估算公式。釋放系數(shù)的估算公式。(6) 建立了寬

59、度平均立面二維過飽和建立了寬度平均立面二維過飽和TDG釋放模型，模型考慮庫釋放模型，模型考慮庫區(qū)水溫分層影響及泄洪水流的非恒定流特征，可以實現(xiàn)對泄水產(chǎn)區(qū)水溫分層影響及泄洪水流的非恒定流特征，可以實現(xiàn)對泄水產(chǎn)生的過飽和生的過飽和TDG在庫區(qū)輸移釋放全過程的精細模擬。在庫區(qū)輸移釋放全過程的精細模擬。3 過飽和過飽和TDG釋放機理及規(guī)律研究釋放機理及規(guī)律研究1 金沙江中游水電梯級開發(fā)金沙江中游水電梯級開發(fā)TDG過飽和影響過飽和影響2 金沙江下游水電梯級開發(fā)的金沙江下游水電梯級開發(fā)的TDG過飽和影響過飽和影響3 金沙江烏東德水電站過飽和金沙江烏東德水電站過飽和TDG影響研究影響研究 4 金沙江白鶴灘電

60、站過飽和金沙江白鶴灘電站過飽和TDG影響研究影響研究5 腳木足河巴拉電站過飽和腳木足河巴拉電站過飽和TDG影響研究影響研究 6 大渡河雙江口水電站大渡河雙江口水電站TDG過飽和影響研究過飽和影響研究二、主要研究成果二、主要研究成果金沙江干流中游河段梯級電站縱剖面圖4 過飽和過飽和TDG生成和釋放規(guī)律的應(yīng)用研究生成和釋放規(guī)律的應(yīng)用研究4.1 金沙江中游水電梯級開發(fā)金沙江中游水電梯級開發(fā)TDG過飽和影響過飽和影響4.1金沙江中游水電梯級開發(fā)金沙江中游水電梯級開發(fā)TDG過飽和影響過飽和影響工況編號電站名稱泄洪消能方式泄洪流量(m3/s)壩下TDG飽和度()1龍盤泄洪洞單泄（挑流）2500.0126.