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当前位置: 图书分类 > 工程技术 > 水利工程 > 三峡水库水沙过程变化的生态环境效应及调控关键技术
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本书针对三峡水库蓄水运行后水库水沙运动和泥沙淤积特征发生显著改变，产生的一系列水生态环境效应问题，通过多学科交叉，系统分析三峡水库蓄水运行前后库区水流动力特性和泥沙淤积特性；从水库蓄水后水质参数的变化，营养物质、重金属和有机污染物赋存状况的变化等方面，分析三峡水库水沙变化所产生的水环境效应；基于水库蓄水后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化，探索水沙变化的水生态效应；研发基于水沙调控的水库调度关键技术。研究成果可为三峡工程的调度运行、水库减淤、水生态环境影响评价和管理等提供科学依据。
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目录
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第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 2
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 水库壅水作用下水流流动、泥沙沉降及淤积物干容重的变化特性 3
1.2.2 水库蓄水后泥沙淤积下特殊污染物所产生的水环境效应 4
1.2.3 水库成库后重点生物群落的演替过程及其驱动机制 5
1.2.4 三峡水库汛期泥沙调度技术 6
1.3 本书的主要内容及成果结构 7
1.3.1 主要内容 7
1.3.2 成果结构 7
第2章 三峡水库泥沙淤积分析 9
2.1 研究背景 10
2.1.1 研究意义 10
2.1.2 研究现状 10
2.2 水库概况 13
2.3 三峡水库入库和出库水沙特性 15
2.3.1 入库水沙特性 15
2.3.2 出库水沙特性 16
2.3.3 库区淤积沙量 18
2.4 水库泥沙淤积量 19
2.4.1 干流泥沙淤积量 19
2.4.2 支流泥沙淤积量 21
2.4.3 水库库容损失 22
2.5 水库泥沙淤积形态 23
2.5.1 干流泥沙淤积形态 23
2.5.2 支流泥沙淤积形态 28
2.6 水库泥沙粒径与物理特性 33
2.6.1 絮凝现象 33
2.6.2 浮泥现象 34
2.6.3 淤积物干容重与粒径 35
2.7 坝前段淤积及机理 42
2.7.1 坝前淤积及形态 42
2.7.2 水流泥沙特性 46
2.7.3 坝前段淤积机理研究 55
2.8 水库淤积特点 57
2.9 本章小结 58
第3章 三峡水库水沙运动规律及泥沙淤积物理特性 61
3.1 研究背景 62
3.1.1 研究意义 62
3.1.2 研究现状 62
3.2 典型断面壅水程度判断 63
3.3 流速分布特性 65
3.4 水流紊动强度分布 67
3.5 本章小结 69
第4章 干容重原位采样设备研发及库区泥沙干容重特性 71
4.1 研究背景 72
4.1.1 研究意义 72
4.1.2 研究现状 72
4.2 深水河床淤积物原位取样设备研发 73
4.2.1 直压式探杆环刀取样器 73
4.2.2 自重作用下旋转进占取样 81
4.2.3 钢缆悬挂配重取样系统 94
4.3 库区淤积泥沙干容重特性 106
4.4 三峡库区河床淤积物采样分析 109
4.4.1 采样条件 109
4.4.2 采样成果 110
4.5 本章小结 111
5.1 研究背景 114
5.1.1 研究意义 114
5.1.2 研究现状 114
5.2 大水压干容重观测试验装置改进 117
5.2.1 原试验装置 117
5.2.2 对原试验装置的改进 118
5.2.3 改进后的试验装置 119
5.3 试验工况及步骤 122
5.3.1 试验样品选取 122
5.3.2 试验步骤 124
5.4 试验结果分析 125
5.4.1 低浓度样品试验结果 125
5.4.2 高浓度样品试验结果 128
5.4.3 干容重变化率与浓度的关系 129
5.4.4 干容重变化率与水深的关系 129
5.4.5 干容重变化率与粒径的关系 129
5.5 本章小结 131
第5章 三峡库区淤积物干容重变化规律试验 113
第6章 三峡库区细颗粒沙絮凝沉降观测试验 133
6.1 研究背景 134
6.1.1 研究意义 134
6.1.2 研究现状 134
6.2 紊动条件下泥沙絮凝试验设备研发 135
6.2.1 沉降试验系统 135
6.2.2 细沙絮凝沉速测量系统 142
6.2.3 沉速测量系统安装流程 143
6.2.4 测量范围及相关技术参数 144
6.3 泥沙絮凝沉降试验 145
6.3.1 试验参数 145
6.3.2 试验过程介绍 145
6.4 试验结果与分析 146
6.4.1 试验结果 146
6.4.2 絮凝的判断 147
6.4.3 振动格栅参数对泥沙沉速的影响 148
6.4.4 含沙量与沉速的关系 149
6.5 水流紊动对细颗粒泥沙沉速的影响 150
6.5.1 室内清水条件下水流紊动公式推导 150
6.5.2 紊动与沉速的关系 151
6.5.3 细颗粒泥沙紊动沉速公式推导 151
6.6 本章小结 153
第7章 三峡水库泥沙淤积对氮磷营养盐的影响 155
7.1 研究背景 156
7.1.1 研究意义 156
7.1.2 研究现状 156
7.2 三峡水库建设运用对库区泥沙冲淤及流速的影响 157
7.2.1 三峡库区泥沙冲淤变化 157
7.2.2 三峡库区水体流速变化 159
7.3 三峡水库建设运用对库区水环境的影响 159
7.3.1 数据来源及分析方法 160
7.3.2 水质评价结果 161
7.3.3 分析与讨论 167
7.3.4 结论 168
7.4 三峡水库泥沙淤积下氮磷营养盐的响应特征 169
7.4.1 三峡水库上覆水和沉积物氮磷营养盐的时空分布特征 169
7.4.2 三峡水库沉积物氮磷营养盐的污染状况评价 175
7.4.3 三峡水库不同蓄水期沉积物氮磷营养盐的变化趋势 176
7.4.4 三峡库区沉积物物理特性与氮磷的关系分析 176
7.4.5 三峡水库悬沙与磷的相互关系 179
7.5 本章小结 182
第8章 三峡水库泥沙淤积对重金属的影响 185
8.1 研究背景 186
8.1.1 研究意义 186
8.1.2 研究现状 186
8.2 研究区域及分析方法 187
8.2.1 研究区域 187
8.2.2 样品采集及保存 190
8.2.3 重金属预处理及分析方法 190
8.3 三峡水库重金属污染物的时空分布特征 190
8.3.1 水体中重金属污染物的时空分布特征 190
8.3.2 淤积物中重金属污染物的时空分布特征 194
8.3.3 水体和淤积物中重金属的时间变化 203
8.4 三峡水库淤积物中重金属的赋存形态特征 204
8.4.1 三峡库区蓄水运用期淤积物重金属的赋存形态特征 204
8.4.2 连续运行期淤积物中重金属赋存形态的变化特征 204
8.5 三峡水库水体和淤积物的主成因分析 206
8.6 三峡水库淤积物重金属的生态风险评价 208
8.7 淤积物物理特性与水环境变量关系的分析 211
8.8 本章小结 212
第9章 三峡水库泥沙淤积对有机污染物的影响 215
9.1 研究背景 216
9.1.1 研究意义 216
9.1.2 研究现状 216
9.2 研究区域及分析方法 217
9.2.1 研究区域 217
9.2.2 样品采集及保存 218
9.2.3 预处理及分析方法 218
9.3 三峡水库水体和淤积物中有机污染物的浓度特征 218
9.3.1 多环芳烃浓度特征 218
9.3.2 邻苯二甲酸酯浓度特征 224
9.4 三峡水库水体和淤积物中有机污染物的来源分析 228
9.4.1 多环芳烃来源分析 228
9.4.2 邻苯二甲酸酯来源分析 230
9.5 三峡水库水体和淤积物中有机污染物的风险评估 232
9.5.1 多环芳烃风险评估 232
9.5.2 邻苯二甲酸酯风险评估 233
9.6 本章小结 234
第10章 三峡水库蓄水后库区水生态系统的响应特征 237
10.1 研究背景 238
10.1.1 研究意义 238
10.1.2 研究现状 238
10.2 三峡库区水生生物响应特征 241
10.2.1 底栖动物响应特征 241
10.2.2 浮游植物响应特征 245
10.2.3 微生物响应特征 249
10.2.4 鱼类响应特征 256
10.3 三峡库区水生态要素的演替过程 257
10.3.1 底栖动物演替过程 257
10.3.2 浮游植物演替过程 258
10.4 水生生物演替与泥沙环境变化的关系 261
10.4.1 底栖动物与泥沙环境变化的关系 261
10.4.2 浮游植物与泥沙环境变化的关系 263
10.5 本章小结 265
第11章 三峡水库汛期泥沙输移特性 267
11.1 研究背景 268
11.1.1 研究意义 268
11.1.2 研究现状 270
11.2 三峡水库汛期沙峰输移特性 271
11.2.1 三峡水库沙峰输移实测资料选取 271
11.2.2 沙峰传播时间与不同影响因素关系的研究 271
11.2.3 沙峰传播时间公式研究 273
11.2.4 沙峰出库率与不同影响因素关系的研究 274
11.2.5 沙峰出库率公式研究 275
11.2.6 公式验证 277
11.3 三峡水库汛期场次洪水排沙比 277
11.3.1 汛期场次洪水资料的选取 278
11.3.2 汛期排沙比的主要影响因素 278
11.3.3 汛期场次洪水排沙比公式 280
11.3.4 汛期场次洪水排沙比公式的应用 284
11.4 寸滩站沙峰洪峰相位关系及其对三峡库区沙峰输移的影响 285
11.4.1 寸滩站沙峰洪峰相位关系 286
11.4.2 寸滩站沙峰洪峰相位关系对三峡库区沙峰输移的影响 286
11.5 三峡水库调度运用对出库水沙过程的影响 288
11.5.1 出库水沙过程还原计算 288
11.5.2 三峡水库调度运用对出库特征流量天数的影响 290
11.5.3 三峡水库调度运用对出库特征含沙量天数的影响 292
11.5.4 三峡水度运用对出库洪峰、沙峰过程的影响 293
11.6 本章小结 294
第12章 三峡水库汛期泥沙调度关键技术及应用 295
12.1 研究背景 296
12.1.1 研究意义 296
12.1.2 研究现状 296
12.2 三峡水库泥沙模拟技术 299
12.2.1 三峡水库干支流河道一维非恒定流水沙数学模型 299
12.2.2 模型改进 302
12.2.3 模型验证 304
12.3 长江上游梯级水库泥沙模拟技术 308
12.3.1 长江上游梯级水库联合调度水沙数学模型 308
12.3.2 模型改进 310
12.3.3 模型验证 314
12.4 三峡水库泥沙调度技术 318
12.4.1 兼顾排沙的三峡水库沙峰调度方案 318
12.4.2 三峡水库汛期“蓄清排浑”动态使用的泥沙调度 321
12.5 长江上游梯级水库泥沙调度技术 325
12.5.1 计算条件 325
12.5.2 基于沙峰调度的梯级水库联合排沙调度方式计算 325
12.5.3 基于汛期“蓄清排浑”动态使用的梯级水库联合排沙调度方式计算 326
12.5.4 溪洛渡水库、向家坝水库、三峡水库汛期联合排沙调度方案 326
12.6 本章小结 327
第13章 基于坝下游生态需求的坝前“生态补沙”关键技术研发 329
13.1 研究背景 330
13.2 水电站进水口廊道排沙技术 330
13.2.1 技术方案 330
13.2.2 水电站进水口排沙廊道拉沙效果模拟 332
13.2.3 小结 333
13.3 近淤积面封闭式拉沙腔体拉沙技术 333
13.3.1 技术方案 333
13.3.2 近淤积面封闭式拉沙腔体拉沙效果模拟 335
13.3.3 小结 336
13.4 移动式气动挟沙旋流清淤技术 336
13.4.1 技术方案 336
13.4.2 进气速度对扬沙效率的影响 339
13.4.3 进气浓度对扬沙效率的影响 340
13.4.4 小结 343
13.5 微爆扬沙清淤技术 343
13.5.1 技术方案 343
13.5.2 深水淤泥爆破扰动试验 344
13.5.3 水下炸药的性能与改良 346
13.5.4 小结 346
13.6 本章小结 347
参考文献 348
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