[发明专利]利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法

说明书

技术领域

本发明属于湖库水生态改善与修复技术领域，具体的说是一种利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法。

背景技术

河道型水库建成后，支流受干流水位的顶托，形成库湾。水流流速十分缓慢（仅毫米量级），水深大（达100米以上），其水动力特性类似于深水湖泊，水温层化现象显著,易形成稳定分层型水体，稳定分层型水体从上到下分为温变层、温跃层和滞温层。水温是藻类生长的主要影响因素，水温分层所形成的温跃层将导致污染物及营养盐浓度出现跃层,阻隔了上下层水体的物质和能量交换。温跃层下部水体溶解氧含量降低、二氧化碳浓度增加，形成还原环境，引起浮游生物、水生植物的种类、数量、分布发生改变，下泄低温水还可能引起鱼类产卵期延后、产卵率降低，使灌区农作物代谢缓慢、产量下降，对坝址下游大范围内的水生态与水环境都将带来诸多不利。

对于水温分层及其导致低温水下泄所产生的生态环境问题，目前主要通过工程措施，如对取水口局部采用分层取水、叠梁门、动力搅拌、曝气等方法，虽然使所取水体水温适当提高，但这些措施都无法改变库区大体积水域温度分层状况、不能改善库区大范围水体的生态环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法，可显著提高水体的水动力强度，抑制水温分层，达到改善水体生态环境的目的。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法，包括与水库干流连接的水库支流，水库支流存在支流库湾，水库干流上建有大坝，包括以下步骤：

㈠在河道型水库支流库湾水温层化期间，利用水电站、船闸或枢纽运行调度，使大坝前水位（水位是指坝前水位，当支流离坝址比较近时，一般认为支流库湾水位与坝前水位保持同步。）出现交替变化现象，引起河道型水库支流库湾河口形成类似潮汐现象的水位波动；

㈡水库支流库湾与水库干流之间水体剧烈交换，形成潮汐式吞吐流；

㈢吞吐流在温跃层处产生剪切作用，在温跃层附近产生潮成内波；

㈣潮成内波沿温跃层的传输与破碎过程使温跃层上下水体出现反向流动，带动密度跃层上下水体充分混合，起到改善水温分层的作用。

本发明利用海洋内波的产生与传输机理，结合水库的生态调度方法，激发深水湖库等密度分层水体使其产生内波。内波在水体中传播时，不仅会使流速增大，而且使得密度跃层上下的水流呈剪切状态，直接影响到水体中物质输运，改变其运动轨迹。内波在传播过程中，会造成内波场的不稳定和内波破碎，导致水体内部的混合，形成一种天然的水下搅拌，起到抑制水体水温分层的作用。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法，河道型水库支流库湾水温层化期间，温跃层处垂向温度梯度达到0.2℃/m以上。水温分层是内波产生的前提条件，只有垂向温度梯度达到0.2℃/m以上时，才会产生内波。

本发明的有益效果是：本发明结合水库的调度，激发深水湖库等密度分层水体使其产生内波，形成一种天然的水下搅拌式的运动。本方法易于实现，可影响大范围的水体，显著提高水体的水动力强度，抑制水温分层，达到改善水体生态环境的目的。

附图说明

图1是本发明的大坝与支流地理位置示意图。

图2是水电站、船闸或枢纽运行调度所产生的坝前水位波动图。

图3是潮汐式吞吐流示意图。

图4是内波作用下库湾温跃层附近水温振荡示意图。

图5是某水库在调度过程中水位及水位日变幅过程图。

具体实施方式

    实施例1

本实施例提供的一种利用内波改善河道型水库支流库湾水温层化特性的方法，坝与支流地理位置示意如图1所示，包括与水库干流连接的水库支流，水库支流存在支流库湾d，水库干流上建有大坝b，包括以下步骤：

㈠在河道型水库支流库湾d水温层化期间，利用水电站、船闸或枢纽运行调度，使大坝b前水位（水位是指坝前水位，当支流离坝址比较近时，一般认为支流库湾水位与坝前水位保持同步。）出现交替变化现象，水电站、船闸或枢纽运行调度所产生的坝前水位波动如图2所示，从而引起河道型水库支流库湾河口c形成类似潮汐现象的水位波动；河道型水库支流库湾d水温层化期间，温跃层处垂向温度梯度达到0.2℃/m以上，水温分层是内波产生的前提条件，只有垂向温度梯度达到0.2℃/m以上时，才会产生内波；