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三河口水库拱坝建基面选择及优化效果验证

长江科学院院报 2020年第3期37卷 114-117,124页

作者：张兴安曾国洪党建涛郭喜峰陕西省水利电力勘测设计研究院西安710054 保定易县抽水蓄能有限公司河北保定074200 陕西省引汉济渭工程建设有限公司西安710100 长江科学院重庆分院重庆400026

针对引汉济渭工程三河口水库拱坝建基岩体,在勘察阶段利用地质钻孔进行了一系列钻孔岩体变形试验和声波测试工作,揭示了基岩变形特征,获得了钻孔岩体变形模量与声波波速的相关关系,建立了主要基于钻孔声波检测的建基面选择标准。据此建... 详细信息

针对引汉济渭工程三河口水库拱坝建基岩体,在勘察阶段利用地质钻孔进行了一系列钻孔岩体变形试验和声波测试工作,揭示了基岩变形特征,获得了钻孔岩体变形模量与声波波速的相关关系,建立了主要基于钻孔声波检测的建基面选择标准。据此建议建基面由原来的501 m高程优化到504.5 m高程。该优化方案的合理性已在坝基开挖及其变形监测中得以验证。

关键词：建基面变形模量波速岩体三河口水库

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三河口水库洪水资源利用方式研究

中国农村水利水电 2021年第2期 62-65,77页

作者：董磊华金弈张傲然胡剑刘飞刘桂华谭奇林中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024 太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 宁波市水利水电规划设计研究院有限公司浙江宁波315192

针对引汉济渭工程重要调蓄枢纽三河口水库洪水资源利用实际问题开展研究,采用分形理论汛期分期方法对三河口水库汛期进行分期,并进行相应洪水资源调度模拟分析,以期充分利用三河口水库洪水资源。基于分形理论得到三河口水库的汛期分期... 详细信息

针对引汉济渭工程重要调蓄枢纽三河口水库洪水资源利用实际问题开展研究,采用分形理论汛期分期方法对三河口水库汛期进行分期,并进行相应洪水资源调度模拟分析,以期充分利用三河口水库洪水资源。基于分形理论得到三河口水库的汛期分期结果为:6月1日至6月30日为前汛期,7月1日至9月30日为主汛期;在分期汛限水位基础上,基于1954年7月至2008年6月共55年的长系列径流资料,拟定了洪水资源优化调度方式,进行多元化洪水资源化调度模拟计算,结果表明:在考虑分期汛限水位后进行水库调度运行,将增加供水与发电效益,同时对下游河道生态供水满足程度有较大提高。本文结果表明分形理论可满足三河口水库洪水分期需要,可作为进行水库洪水资源利用的有效途径。

关键词：洪水资源利用三河口水库汛限水位分期

三河口水库消落带植物淹水后氮磷养分释放特征研究

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三河口水库消落带植物淹水后氮磷养分释放特征研究

作者：何姜西安理工大学

学位级别：硕士

水库蓄水期间,消落带被淹没,植物腐烂分解,释放出大量养分进入水体,为探明消落带植物淹水后对水库水环境的影响和养分释放特征,以三河口水库消落带优势植物为样本,进行室内浸泡模拟实验,研究植物淹水后,上覆水理化特征变化及不同形态氮... 详细信息

水库蓄水期间,消落带被淹没,植物腐烂分解,释放出大量养分进入水体,为探明消落带植物淹水后对水库水环境的影响和养分释放特征,以三河口水库消落带优势植物为样本,进行室内浸泡模拟实验,研究植物淹水后,上覆水理化特征变化及不同形态氮磷养分的释放过程和特征;基于单因素试验和正交试验,探明影响消落带植物淹水后氮磷释放强度的环境因子(水温、pH、透光率)及其敏感性;通过构建氮磷释放速率的回归模型,估算消落带植物淹水后的养分释放负荷及释放量,预测水库蓄水前后营养状态变化。主要研究内容及成果如下:(1)5种消落带优势植物(青蒿、艾、醴肠、菵草、酸模叶蓼)水淹后均引起上覆水颜色加深,异味产生,pH值下降,浊度增大,电解率增大,溶解氧降低;氮磷养分得到释放,总氮和总磷的平均释放量分别为4.06mg·g-1和0.78mg·g-1,平均释放速率分别为0.156mg·(g·d)-1和0.065mg·(g·d)-1,且5种植物的TN、TP释放量和释放速率存在显著差异(p水库的蓄水初期(30d),消落带植被向水体释放的平均加权氮磷负荷可达40.4kg·hm-2和7.6kg·hm-2,这些将对三河口水库的水环境安全造成影响。(2)通过室内浸泡模拟实验研究三个环境因子(温度、pH、透光率)对菵草植物淹水后氮磷养分释放的影响规律。结果表明,在10～30℃范围内,随着库水温度的降低,菵草淹水后的TN、TP释放量增大;在pH=5～7范围内,随着pH值增加,菵草的TN释放量先降低后增大,TP释放量减小;在透光率0～100%范围内,随着透光率增大,TN、TP释放量均减小。环境因子对TN、TP释放量影响的敏感性排序分别为透光率>pH值>水温、透光率>水温>pH值,因此透光率是影响菵草淹水后氮磷释放量的最显著因素。(3)通过对正交试验的结果进行计算,运用多元线性回归法建立植物淹水后氮磷养分释放速率与温度、pH和透光率之间的回归方程,通过检验,模型构建有意义,估算出水库蓄水期间消落带植物的氮磷养分释放负荷和释放总量,三河口水库蓄水5个月内,消落带植物淹水分解的总氮释放负荷平均可达99.80kg·hm-2,释放总量为282.02t,总磷释放平均负荷为25.35kg·hm-2,释放总磷量可达71.70t,通过养分释放量预测水库蓄水后的营养状态,发现消落带植物淹没分解释放的养分会使三河口水库处于轻度富营养化状态,因此应采取科学合理的措施,预防水库水体富营养化的产生。

关键词：消落带植物淹水分解氮磷释放释放量三河口水库

三河口水库水温结构特性及分层取水措施效果研究

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三河口水库水温结构特性及分层取水措施效果研究

作者：张雪莹西安理工大学

学位级别：硕士

大型水库修建会改变自然河流的水温,尤其是分层型水库泄流释放底部冷水会引起显著的生态干扰,分层取水已成为水库减缓下泄低温水的重要工程措施之一,结合水库运行方式和水温结构特征研究水库分层取水效果,可为水库生态运行调度提供重要... 详细信息

大型水库修建会改变自然河流的水温,尤其是分层型水库泄流释放底部冷水会引起显著的生态干扰,分层取水已成为水库减缓下泄低温水的重要工程措施之一,结合水库运行方式和水温结构特征研究水库分层取水效果,可为水库生态运行调度提供重要参考。本文以引汉济渭工程的水源水库一三河口水库为研究对象,构建了水库全库区三维水温模型,对模型进行了参数率定和验证,模拟了不同调水情景下水库的水温分布及其下泄水温变化,并建立了坝前段进水区水温模型,开展了两种叠梁门方案的下泄水温模拟和取水效果评估。取得的主要研究成果如下:（1）结合研究区气象和水温观测资料,分析了水温与相对湿度、气温和风速等气象因子的相关关系;通过气温与水温的拟合曲线推求出三河口水库入库和坝址年内水温过程;选取了两个典型水库,类比分析了三河口水库水温结构转换时间、表层水温及底层水温,为开展水库的水温模拟提供了借鉴。（2）依据水库运行方式和调水方案设定6种工况,探究了水库水温分布的差异及其下泄水温影响。年内3～11月水库基本为分层特征,高水位条件下分层较为显著,库底水温相对变幅较小,年内温差值为1.8～2.5℃;相比高水位,低水位温跃层厚度减少,底部水温年内温差值为3.0～6.4℃。即使采用表层取水措施,水库下泄水温依然存在夏季降低和冬季升高的特征,下泄水温峰值延迟基本为30天,水温阈值历时增加1～2个月。（3）对比分析了水库两种叠梁门方案的分层取水效果。在高水位高流量、高水位中流量和低水位中流量三种条件下,叠梁门顶层门叶高度为3m方案均优于9.8m的取水效果,下泄水温最为显著的月均水温值提高了 0.9℃。在表层水温梯度为3～7℃和引水流量为9.28～37.12m3/s,叠梁门方案3m相比9.8m下泄水温分别提高了 0.4～0.9℃和0.6～0.8℃,采用叠梁门方案为3m相比9.8m的取水效果有一定程度的提高。

关键词：三河口水库水温数值模拟叠梁门分层取水

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三河口水库支流蒲河鱼类生境模拟研究

三河口水库支流蒲河鱼类生境模拟研究

作者：宋雷鸣西安理工大学

学位级别：硕士

水利工程建设带来了经济效益,也影响了当地的生态环境。为了削弱水利项目对生态系统的不利影响,有必要采取措施对河流生态进行修复。本文以鱼类为指示物种,描述三河口水库蓄水前后鱼类生境的变化,试图说明水库蓄水对鱼类生存的影响。三... 详细信息

水利工程建设带来了经济效益,也影响了当地的生态环境。为了削弱水利项目对生态系统的不利影响,有必要采取措施对河流生态进行修复。本文以鱼类为指示物种,描述三河口水库蓄水前后鱼类生境的变化,试图说明水库蓄水对鱼类生存的影响。三河口水库是引汉济渭重要的水源工程,承担着调蓄、供水和发电的功能。三河口水库建成后,大坝上游子午河河段和汇入子午河的支流都将受到库区回水影响,水流流态变化和水位高涨必然导致水生生物生境发生大幅度改变,从而对水生生物造成不利影响。本文先进行了蓄水前水库内水生生态的调查,掌握了三河口水库水生生态现状,判定鱼类适宜的生存环境,计算出三河口优势鱼种,以此为基础,选取了模拟河段和话标鱼种,运用MIKE21和ArcGIS分析了蓄水前后流速和水位的变化对鱼类生境面积的影响。主要研究内容和结论如下:(1)三河口水库水质状况。水质的主要调查指标是:DO、COD、NH3-N、TP、TN、pH等。通过对五个采样点的调查,结果表明,三河口水库水质状况良好,呈弱碱性水,水温适宜,TN、TP整体浓度较低,三河口水库水质在Ⅱ类和Ⅲ类水之间,适合绝大多数水生生物生存。(2)三河口水库水生态调查。水生态的调查内容主要包括鱼类、浮游生物和底栖动物。调查时间分别是2021年5月和2021年8月,其中,第一次浮游植物共采集5大门类63种,第二次共采集5大门类68种,两次采集均以硅藻门为优势种群;第一次浮游动物共采集2大类25种,第二次共采集3大类27种,均以原生动物为优势物种群;第一次底栖动物采集7目14种,第二次共采集11目19种,均以蜉蝣目种类为优势种群;共计捕捞鱼类34种,隶属于3目8科31属。种类最多的是鲤形目,共有21种,占总种类的62%。总体而言,三河口水库水生生物的多样性较低,水体贫营养状态。(3)模拟河段蓄水前后水动力分析。蓄水前模拟河段在不同流量工况下流速变化较为明显,流速范围在0.15m/s～1.8m/s;蓄水后,除了库尾陈家坝上游流速受蓄水的影响较小,回水区流速受蓄水影响较大,流速范围在10-4m/s～10-3m/s量级范围内。蓄水前水深在0.5m-2.5m范围之间,局部区域水深在2.8m以上;蓄水后,水面平均拓宽300m左右,近交汇口处水深达到90m以上。(4)目标鱼种生境模拟分析。本研究选取蒲河优势鱼种中华花鳅作为目标鱼种。由模拟结果可知,蓄水前,总的生境面积占河道总面积的42%～56%之间;当流量为18m3/s时,总的生境面积最大,为764.92×103m2,占河道总面积的56%,当流量为2m3/s时,总的生境面积最小,为566.46×103m2,占河道总面积的42%;蓄水后,总生境面积占河道总面积仅为5%左右。从生境质量来看,蓄水后优生境面积几乎消失,主要以劣生境为主,且生境主要分布在河道边缘。

关键词：三河口水库鱼类生境模拟水生态调查鱼类群落水动力模拟

基于卫星遥感的水库库区植被覆盖变化研究:以三河口水库为例

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水利水电技术（中英文） 2024年第6期55卷 134-147页

作者：周婕张珂杜涛河海大学水文水资源学院江苏南京210024 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210024 中国气象局水文气象重点开放实验室江苏南京210024 水利部水循环与水动力系统重点实验室江苏南京210024 中国水利学会北京100053

【目的】水库的修建会对水库库区及其周边植被造成一定扰动,为探究水库不同阶段的建设活动对库区植被覆盖状况的影响,提出一种基于遥感技术的水库库区植被覆盖变化研究方法。【方法】在采用像元二分模型反演植被覆盖度的基础上,运用最... 详细信息

【目的】水库的修建会对水库库区及其周边植被造成一定扰动,为探究水库不同阶段的建设活动对库区植被覆盖状况的影响,提出一种基于遥感技术的水库库区植被覆盖变化研究方法。【方法】在采用像元二分模型反演植被覆盖度的基础上,运用最大值合成法、差值法、缓冲区分析法和Theil-Sen回归,根据不同建设阶段、离坝址距离和高程对植被覆盖变化进行量化,并应用该方法于陕西三河口水库。【结果】结果表明:2014—2019年水库下游整体植被覆盖度明显下降,高植被覆盖区域所占比例明显减小,主要受水库施工影响;2020—2022年上游整体植被覆盖度波动下降,低覆盖区域比例显著扩大,主要受水库蓄水影响。在库区1 000 m缓冲区范围内,当缓冲距离小于400 m时,水库施工对缓冲区内植被覆盖程度的影响相对较大,超过400 m则相对较小;水库蓄水导致缓冲区内植被覆盖程度和分布均匀程度均降低,且缓冲距离越小影响越大。【结论】水库施工对下游植被覆盖的影响在585~625 m高程范围内较明显;水库蓄水对上游近段植被覆盖的影响在555~625 m高程范围内较明显,对上游中段和远段植被覆盖的影响随着高程的降低逐渐增强。该方法检测到的植被覆盖变化与水库施工及蓄水时间点契合较好,并确定了水库建设对库区植被覆盖的具体影响范围,可为库区生态环境保护提供依据。

关键词：植被覆盖度像元二分模型 NDVI Landsat 三河口水库水资源

变质岩地区拱坝建基岩体质量综合分级及建基面选择研究 ——以引汉济渭工程三河口水库为例

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变质岩地区拱坝建基岩体质量综合分级及建基面选择研究 ——以引...

作者：李强长安大学

学位级别：硕士

三河口水利枢纽为引汉济渭工程的两个水源之一，是整个调水工程的调蓄中枢。坝址区基岩主要为志留系下统梅子垭组变质砂岩段变质砂岩、结晶灰岩，坝址河谷呈对称“V”字型。拦河大坝初选为混凝土拱坝，最大坝高145m。拱坝在安全性及经... 详细信息

三河口水利枢纽为引汉济渭工程的两个水源之一，是整个调水工程的调蓄中枢。坝址区基岩主要为志留系下统梅子垭组变质砂岩段变质砂岩、结晶灰岩，坝址河谷呈对称“V”字型。拦河大坝初选为混凝土拱坝，最大坝高145m。拱坝在安全性及经济性方面较其它坝型有较大优势，但该坝型坝体对建基面的选择要求也更为苛刻。主要表现为要详尽的查明坝基、坝肩的工程地质特征，并进一步开展风化特征、岩体结构、岩体质量分级等研究，准确获得岩体物理力学参数，合理地进行岩体质量评价分级，为建基面的选择及拱坝设计提供重要依据。而以往国内外建基岩体研究的成果不能直接适用于三河口水库坝址区变质岩建基岩体，因此必须根据三河口水库建基岩体的特征建立独有的研究方案。本研究主要内容如下：（1）在对平硐岩体纵波波速与硐深的关系进行分析的基础上，结合波速比、完整性系数等定量指标，根据现行规范，结合平硐的现场调查资料，对坝肩、坝基进行岩体风化程度的划分，确定了不同风化程度岩体的厚度。（2）在对结构面发育特征、结构面间距随硐深的变化、结构面分级以及结构面的充填情况等进行研究的基础上，采用结构面间距、完整性系数、RQD等定量指标，结合水利水电工程地质勘察规范，建立了三河口拱坝坝址区岩体结构分类标准，对坝址区岩体进行岩体结构分类。并进行了三条坝线的比选。（3）在对三河口坝址区岩体工程地质特征进行综合分析的基础上，选取变形模量、纵波波速、完整性系数、岩体抗剪强度指标、岩体结构类型代表性指标，建立了三河口坝址区岩体质量分级标准。采用BQ分级标准、水利水电工程地质勘察规范及本文建立的分级标准对三河口坝址区岩体进行分类，通过对比分析综合确定岩体的质量分级结果。（4）通过分析高拱坝对岩体承载力、变形能力及抗剪强度等力学特性的要求。采用拱梁分载法、有限元法对三河口拱坝拱端应力进行了分析，并选取控制性指标建立了三河口拱坝建基面选择的量化标准，最终确定了三河口拱坝建基面界限。

关键词：三河口水库混凝土拱坝风化分级结构分级质量分级建基面选择

引流济渭水源区三河口水库水生态系统模拟及预测研究

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引流济渭水源区三河口水库水生态系统模拟及预测研究

作者：何东飞西安理工大学

学位级别：硕士

三河口水库是陕西省一座重要的大型水库,是未来关中地区重要的水源地之一。本文使用美国环境保护署研发的水生态模型软件对三河口水库蓄水后的水生态系统状况进行了数值模拟研究,为今后的三河口水库水生态环境管理和控制提供科学依据。... 详细信息

三河口水库是陕西省一座重要的大型水库,是未来关中地区重要的水源地之一。本文使用美国环境保护署研发的水生态模型软件对三河口水库蓄水后的水生态系统状况进行了数值模拟研究,为今后的三河口水库水生态环境管理和控制提供科学依据。本文首先总结了湖泊水库水生态模型研究进展,并介绍了 AQUATOX模型的结构与原理。基于三河口库区子午河水生生物历史调查数据,以及本课题组在三河口水库实地采样调查所取得的水质数据,通过敏感度分析进行参数率定,完成模型验证,构建了三河口库区子午河河段水生态系统模型,并以子午河模型的相关参数为基础,建立了三河口水库的水生态系统模型,对水库蓄水后的生态状况进行了研究分析。主要的结论有以下几点:(1)综合考虑入湖负荷、光照、温度、风速、降雨等水文气象条件及库区生物背景情况建立水生态系统模型。基于相关实验和文献资料,通过敏感性分析法确定一套适用于三河口水库的水生态模型的参数。(2)统计了三河口库区的污染物流入状况,对模型参数进行了率定分析,并对模型在三河口地区应用的准确性进行了验证分析。结果显示水质及藻类生长模拟结果能够较好吻合子午河三河口河段实际水生态变化情况,藻类群落演替的模拟结果与子午河的实际情况相符。(3)利用模型对三河口水库蓄水后生态系统中的营养盐、浮游植物、浮游动物、底栖动物以及鱼类生长状态进行了模拟分析,研究了水库蓄水后对当地生态环境及生态系统可能产生的影响。(4)基于水库建成后的水环境及水生态模拟结果,分析库区可能产生的问题,提出改善和治理的措施及建议。为三河口水库长期生态治理及保护提供技术和决策支持。

关键词：子午河三河口水库水生态系统模型参数选取藻类模拟

基于DPSIR模型的三河口水库水生态安全状况评价研究

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基于DPSIR模型的三河口水库水生态安全状况评价研究

作者：王乾州西安理工大学

学位级别：硕士

几十年来,我国水利工程建设的飞速发展在促进社会经济发展、改善人民生活及调节区域水资源分配不均匀的同时,也对工程建设区域的生态环境效益产生了影响。因此对水利工程建设区域进行生态安全评价是确保区域生态安全的重要保障。三河口... 详细信息

几十年来,我国水利工程建设的飞速发展在促进社会经济发展、改善人民生活及调节区域水资源分配不均匀的同时,也对工程建设区域的生态环境效益产生了影响。因此对水利工程建设区域进行生态安全评价是确保区域生态安全的重要保障。三河口水库是关中地区未来重要的水源地之一,承担着调蓄、供水及发电的功能。为更有效探究水利工程建设背景下三河口水库水生态安全,本文以三河口水库为研究区域,基于历史调查数据及课题组在三河口库区实地采样调查结果,运用DPSIR模型构建三河口水库水生态安全指标体系。采用熵权法计算指标权重,对指标变量和评价模型进行统一变换,得到标准化的生态环境效应得分,分析评价指标的分布特征及影响因素,完成对三河口水库2013年～2021年的水生态安全状况的评估。主要结论有以下几点:(1)三河口水库水质在Ⅱ类和Ⅲ类水之间,总体水质良好。水质综合污染指数法及内梅罗综合污染指数法的水质评价结果与单因子水质评价结果趋势一致,均为蒲河、汶水河水质较好,整体呈现出上游水质优于下游的趋势。通过高通量测序,采样水体样本共计45门、121纲、326目、576科、1375属。根据两次采样分析结果,椒溪河点位的物种丰富度指数和均匀度指数最高,表明椒溪河微生物多样性和均匀度较好。(2)对三河口水库浮游植物、浮游动物、鱼类、底栖动物进行采样调查。其中,对浮游植物的调查结果显示,硅藻门和绿藻门为优势种属,其中以硅藻门为绝对优势群种。对浮游动物的调查结果显示,三河口库区浮游动物以原生动物和轮虫为主,其中以原生生物为绝对优势种。两次捕捞共捕获鱼类37种,879尾,隶属于3目8科31属。鲤形目有24种,为三河口库区优势种群。调查共采集到底栖动物11目18科21种属,其中蜉蝣目种类最多,有6种属,为优势种群。(3)基于DPSIR模型的三河口水库水生态安全评价指标体系,其中目标层为研究区的生态环境状况,方案层分别由驱动力(D)、压力(P)、状态(S)、影响(I)、响应(R)构成,反映了三河口库区水生态环境状况评价指标体系的构成准则。通过驱动力层指标、压力层指标、状态层指标、影响层指标和响应层指标对三河口库区的水生态安全进行评价。因素层将方案层进一步细分,共13个指标,指标层是将13个因素层进一步细分为可以量化的具体指标,可定量评估三河口水库水生态安全状况。(4)综合评价结果显示2013年～2021年三河口水库水生态安全状况具有差异性,2015年～2020年三河口水库水生态安全评价结果为良,2013年、2014年和2021年评价结果均为优。各子系统的评价结果也显示出时间上的差异性,在2013年～2021年期间,状态指数对三河口库区水生态安全的贡献率最大,压力指数和影响指数评估值2013年远远大于2016年,在驱动力指标和响应指标方面,2013年～2021年期间的评估值变化不明显,可以看出水利工程建设对区域水生态安全造成了一定的影响。

关键词：三河口水库水生态安全评价 DPSIR模型熵权法