闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析1. 水位调节:闸坝可以调节河流的水位,使其保持相对稳定,从而对底栖生物和河水的氧含量等环境因素产生影响。
水位的上升可以改变河流的水动力学条件,对生物的生存环境造成一定影响,例如河流变宽、流速变缓,有些生物因而难以适应。
而水位的下降则会暴露出河床,使底栖生物失去栖息地。
闸坝对河流水位的调控需要考虑生态环境的需求。
2. 水质调节:闸坝对水流的拦截和调度会影响河流的水质。
拦截上游水源可以减少河流水量,从而增加水体的水质压力,并影响下游的河段。
闸坝的运行还可能改变河流的水动力学特征,使水中的悬浮物、溶解氧、水温等因素发生变化,从而对水生生物产生影响。
在闸坝调控过程中,需要关注水质的变化,并采取相应的措施减轻水质污染。
3. 引水调度:闸坝通过调度水量,可以实现水资源的合理利用,并满足河流流域的供水需求。
大规模的引水调度可能会导致下游河段的水位降低,进而影响洪水的冲刷作用和水生生物的迁移。
在引水过程中,水中的悬浮物、有机物质、养分等会被引走,导致下游环境的水质退化。
在引水调度中,需要考虑河流生态环境的需要,合理安排引水量和时机。
4. 生物多样性保护:闸坝的建设和操作对河流的生物多样性保护有着重要影响。
封堵河流会影响鱼类的迁徙、繁殖和栖息地,对鱼类种群结构和数量产生直接影响;而闸坝调度过程中的水位调节、水质变化等也会影响鱼类的生存状况。
闸坝的建设和运行需要结合生物多样性保护的需求,采取相应的技术措施,如设置鱼梯和导流通道,以确保河流生态系统的完整性和稳定性。
闸坝调控对河流水生态环境的影响特征主要包括水位调节、水质调节、引水调度和生物多样性保护。
在闸坝的建设和运行中,需要综合考虑上述各方面的影响特征,以保护河流生态环境的健康与可持续发展。
水闸调度对河流水质变化的影响
Development and Innovation | 发展与创新 |·213·2019年第4期水闸调度对河流水质变化的影响吴嬿靖(同济大学环境科学与工程学院,福建 福州 350000)摘 要:本文结合某水闸的客观实际,分别在水闸调控作用、底泥作用的基础上建立了水动力模型和水环境模型;设计了4种水闸调度情景,并模拟计算了每一种调度情景,用以对水闸调度与河流水质变化的关系进行评估。
关键词:水闸调度;河流水质;水动力模型;水质迁移转化模型中图分类号:TV12 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2019)04-0213-02作者简介:吴嬿靖(1988—),女,助理经济师,研究方向:环境工程。
某水闸位于沙颍河干流上,具体由船闸、18孔浅孔闸和5孔深孔闸组成,其中船闸供通航使用,浅孔闸单孔宽6m 及其一直处于小流量下泄状态,深孔闸单孔宽10m 及其仅供泄洪使用;深、浅孔闸流量设计为3200m 3/s 。
为了科学调度该水闸及改善整个沙颍河干流的水环境,本文主要采取数字建模的方法探讨水闸调度对河流水质变化的影响。
1 数字建模1.1 水动力模型先用浅水方程建立平面二维水流数学模型,然后再过闸流量与闸门开度、上/下游水位的关系,模型以水闸为内边界条件,即通过处理水闸的水力特性来连续模拟渠道水力的响应过程。
二维圣维南方程组:(1)式中:z (m )表示水位;h (m )表示水深;q x 、q y (m 2/s )表示X 与Y 方向单孔宽的流量;g (m 2/s )表示重力加速度;n 表示糙率系数。
该方程组常用于描述水闸控制河段的水动力过程。
但如果河段中修建了水闸,则常用双向迭代内边界控制法的改进方法处理水闸的内边界条件,即:首先,先闸门数划分河段的计算单元,再令断面a 、b 分别为每一个单元中水闸处上、下游的过水断面,然后再采用自由或淹没出流公式算得水闸过闸流量,并得到流量连续性条件;其次,模型以断面a 的水位、b 的流量为内边界条件,算出水闸上、下游a 与b 断面在下一时刻的水位和流量,以模拟水闸调控的影响。
水利工程对生态环境的影响分析
水利工程对生态环境的影响分析水利工程是人类为了控制和利用水资源而修建的一系列工程设施,如水库、大坝、渠道、水电站等。
这些工程在为人类带来巨大利益的同时,也不可避免地对生态环境产生了各种影响。
水利工程对生态环境的积极影响主要体现在以下几个方面。
首先,它能够有效地防洪减灾。
通过修建大坝和水库,可以调节河流水量,在洪水期储存多余的水量,减少洪水对下游地区的破坏,保障人民生命财产安全。
其次,水利工程有助于水资源的合理调配。
在水资源分布不均的地区,通过引水工程可以将水资源从丰富的地区输送到短缺的地区,满足工农业生产和居民生活的用水需求,促进经济社会的发展。
再者,水利工程可以发电,为社会提供清洁的能源。
水力发电相比传统的火力发电,减少了煤炭等化石能源的消耗,降低了温室气体的排放,对缓解能源危机和应对气候变化具有重要意义。
然而,水利工程对生态环境也带来了诸多不利影响。
在河流生态方面,大坝的建设改变了河流的自然流动状态。
河流的流速、流量、水温等水文条件发生变化,影响了水生生物的生存和繁殖。
一些洄游鱼类的通道被阻断,导致其种群数量减少甚至灭绝。
此外,水库蓄水还会淹没大片的土地,包括森林、草地和农田,破坏了原有的陆地生态系统。
在土壤和地质方面,水利工程可能引发土壤盐碱化和沼泽化。
水库周边地下水位上升,土壤中的盐分随水分蒸发积聚在地表,造成土地盐碱化,影响农作物的生长。
同时,水库蓄水增加了地壳的压力,可能诱发地震等地质灾害。
对气候也会产生一定影响。
大面积的水体改变了局部地区的小气候,增加了空气湿度,导致降雨量和气温发生变化。
而且,水库蓄水后,水体面积增大,蒸发量增加,可能导致周边地区气候变得更加湿润。
在生物多样性方面,水利工程的建设破坏了原有的生态栖息地,使得许多动植物失去了生存空间,生物多样性受到威胁。
一些珍稀物种可能因为生态环境的改变而濒临灭绝。
此外,水利工程的建设和运行还可能带来移民问题。
为了修建水库等设施,往往需要搬迁大量居民,这可能导致他们失去土地和家园,面临重新安置和适应新环境的困难。
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析闸坝调控是指通过修建和管理闸坝,调节河流水量和水位,以达到保护水生态环境的目的。
闸坝调控对河流水生态环境具有以下影响特征:1. 水流改变:闸坝的存在会改变河流的水流状况。
通过调节闸门的开闭和水位,可以增加或减少河道的水流速度和水量,从而影响河流中的水生态系统。
水流的改变会影响河底的底质分布和动植物的栖息地选择。
2. 水位调节:闸坝调控可以通过调节闸门的开闭控制河流的水位。
水位的调节对河流水生态环境有直接的影响。
高水位可以扩大河流的湿地面积,提供更多的栖息地和繁殖条件;低水位则可以暴露出原本被淹没的河底,有利于植被生长和矿物颗粒的沉积。
3. 源头调控:闸坝调控可以在河流的源头进行,对水质和水量进行控制,以保护下游的水生态系统。
通过拦截和处理源头的污染物和悬浮物质,可以减少下游河流的污染程度,改善水生态环境。
4. 生物通行设施:闸坝调控中可以设置生物通行设施,帮助鱼类和其他水生生物迁徙和繁殖。
例如鱼梯、洄游通道等设施可以解决闸坝对鱼类迁徙的阻碍,保护河流的生物多样性。
5. 洪水调节:闸坝调控在洪水季节可以对河流的洪水进行调节。
通过调整闸门的开闭,可以减少洪水对下游地区的影响,减少洪水对生态系统的破坏。
6. 水资源保护:闸坝调控可以保护河流的水资源。
通过调节水位和水流,可以减少水资源的过度利用和浪费,保持河流的水量和水质稳定。
闸坝调控对河流水生态环境有着直接而重要的影响。
合理的闸坝调控可以保护水生态系统,维持生物多样性和河流水质的稳定,实现可持续发展。
不合理的调控也可能导致河流生态系统的破坏和生物多样性的减少,因此在进行闸坝调控时需要综合考虑各种因素,确保生态环境的保护和水资源的合理利用。
拦河闸对河道生态的影响浅析
拦河闸对河道生态的影响浅析1引言作为在河道当中整合水位、控制流量的挡水建筑,拦河闸在防洪、灌溉等方面具有非常重要的作用。
随着生态环境的变化和社会经济的发展,拦河闸的功能作用对生态环境的影响已经越来越引起社会各界的关注。
为了对拦河闸全面了解和掌握以及探讨其与生态环境之间的关系,并在以后的工作中对拦河闸进行相关优化,达到人和自然和谐相处的目的,本文将对部分拦河闸进行了调研,重点选择在河流流域中具有代表性的节制闸、防潮闸、进洪闸、蓄水闸等拦河闸,通过对它们的分析研究,提出拦河闸在具体运作的一些建设性的意见。
2拦河闸运行生态影響分析拦河闸运行管理使建设地的生态环境发生了变化,打破了原有的生态平衡,而逐渐产生了新的生态平衡。
这种影响有双重性,既有正面影响,又有负面影响。
这里对拦河闸的结构进行一下说明,其结构图如下图一所示:2.1正面影响2.1.1增强防洪排泄的能力拦河闸的建设改变了以往河岸许多拦河蓄水的现象,它通过对水闸进行调节,提高了地区的局部排涝功能,使得水流上下畅通,防洪能力显著提高,减少了一些利益纠纷及常年拆堵水坝所消耗的大量人力和财力。
2.1.2灌溉供水灌溉供水的实现改变了灌溉地区的生态环境,水源开始直接为人服务。
这就大大的提高了上游的蓄水量,为河岸两旁的农业高产创造了条件。
2.1.3改善当地交通条件拦河闸在建设完成之后,在连接河流两岸交通、促进地方经济发展方面具有极其重要的作用。
2.1.4改善居民的居住环境大多数拦河闸所在地已经形成一个新的生态与居住环境,成为一个区域性的景观,此外拦河闸还能够通过拦截污水,确保了下游的生态环境不被污染。
2.1.5调节当地的气候以及保护生态的替代机制拦河闸在水流量、引水灌溉区的环境温度、湿度等方面得到了有效调节。
拦河闸建设之后出现了新水源混合区域,它替代了原来的水源浅滩和深潭;过坝水源的净水含氧作用同样有利于鱼类等生物的生长。
2.2负面影响2.2.1削弱了蓄洪能力拦河闸的建成引发了河湖面积变化和河道的淤积,致使河口淤塞,这些都使得河流削弱了其蓄洪能力。
闸坝调控对重污染河流水质水量的作用
认为可通过对已建 闸坝对河流生态 环 境 的 影 响 , 闸坝的调度运行 方 式 进 行 调 整 , 改善闸坝对河流 生态环境的不 利 影 响 ; 郝利勋等
[ 2]
针对太子河枯
水期河道水质较 差 的 问 题 , 采用计算机模拟了观 制定了考虑生态环 音阁和葠窝水库 的 联 合 运 行 ,
3] 境改善的水库 群 联 合 调 度 方 案 ; 左 其 亭 等[ 通过
第3 0 卷第 1 0期
李冬锋等 : 闸坝调控对重污染河流水质水量的作用研究
·2 7·
2. 1 二维水动力模型的控制方程 二维水动力模型的控制方程如下 :
式中 , 河 水 的 污 染 物 浓 度; c为某点( x, h 为水 y) 深; Dx 、 Dy ( ) 1 降解 系 数 ; 反 k 2 为 底 泥 的 污 染 物 沉 积 释 放 系 数, 映不同水动力下底泥与上覆水体的污染物质浓度 的影响 。 ) ) 式( 即为所建立的闸坝调控作用下的 1 4 ~( 水动 力 污 染 物 迁 移 模 型 的 基 本 方 程, 采用有限 元的 G a l e r k i n 加 权 余 量 法 离 散 ,用 N e w t o n - , 非线性迭 代 进 行 全 隐 式 求 解 求 解 中 使 R a h s o n p 用波前法求解技术 。 单元划分为二维的四边形或 空间积分采用高斯积分 , 时间导数用非线 三角形 , 性有限差分近似代替 。
对水体的取样 , 分析了闸坝对重污染河流水质水
4] 量作用规律 ; 李来山等 [ 以淮河部分干流 、 沙颍河
水系 、 涡河水系 、 淮河干流南岸诸水系的闸坝为研 究对象 , 阐述淮河流域闸坝分布特征 , 定性分析了 闸坝对水质的影响作用 。 但以上研究未就闸坝调 控对河 流 水 质 水 量 变 化 影 响 进 行 具 体 解 答 。 鉴 本文在重污染河流沙颍河上开展实地试验 , 构 此, 建模型以量化闸坝对河流水质水量的影响 , 探讨不 同闸坝调控方式下对河流水质水量的影响作用 。
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝调控对河流⽔⽣态环境影响特征分析闸坝调控对河流⽔⽣态环境影响特征分析左其亭1,2,刘 静1,窦 明2(1. 郑州⼤学⽔利与环境学院,河南郑州 450001;2. 郑州⼤学⽔科学研究中⼼,河南郑州 450001)摘要:为探讨闸坝⼯程对河流⽔⽣态环境的影响效应,进⾏实地闸坝调控实验,监测河流⽔质指标在不同调控(0 m3/s、20 m3/s、40 m3/s和60 m3/s)⽅式下的空间变化,并调查⽔⽣态指标,探析长期和短期的调控⼲扰⽤;⽔体的强烈冲刷和扰动作⽤促进底泥中污染物向⽔体转化,极易造成闸下区域⽔体的突发性⼆次污染;短期频繁地开闸调控对浮游动植物的密度分布影响显著;长期的调控⼲扰导致⽔⽣⽣物群落和结构单⼀,⽔⽣关键词:闸坝;闸坝调控;⽔质;⽔⽣态;⽔污染;影响特征闸坝⼯程是辅助⼈类开发和管理⽔资源的重要⼯具,关系着国运苍⽣,⼀旦调控不当,负⾯问题便会接踵⽽⾄。
研究闸坝⼯程对河流环境的影响效应,缓解产⽣的消极影响对流域⽔环境保护具有重要意义。
国内外学者⽔闸调度对河流⽔质、⽔量演变所起的作⽤;董增川等、Birhanu等、左其亭和李冬锋模拟了不同闸坝调控情景下河流⽔环境变化,以优化区域⽔量⽔质的联合调控。
近年来,随着传统⽔利向⽣态⽔利的转变,研究逐⽤;夏军等[10]评估了闸坝⼯程对⽔⽣态系统的影响程度。
然⽽,先前研究多以定性分析或多采⽤数值模型来模拟预测闸坝⼯程对河流⽔环境与⽣态的影响,并⾮真实的试验结果;研究多以宏观⾓度评估闸坝⼯程的影响,缺乏从典型的闸坝⼯程剖析调控影响的细微特征。
另外⽔⽣态调查实验为基础的研究是探索闸坝对河流⽔质、⽔⽣态影响的迫切需要,且研究鲜有报道。
本⽂以重污染河流沙颍河中的槐店闸为研究对象,实施闸坝调控实验,以⽔质和⽔⽣态指标为研究主体,深⼊分析闸坝1 材料与⽅法1.1 研究区域概况沙颍河发源于河南省伏⽜⼭区,流经豫、皖两省,最终汇⼊淮河,全长约620 km,流域⾯积近4万km2,为淮河最⼤的⽀流,也是淮河⽔污染最严重的⽀流。
浅谈水闸调度对河流水质的影响
浅谈水闸调度对河流水质的影响近年来,随着水利工程建设规模的扩大,水闸调度作为其中工程管理的重要组成部分受到了越来越多人们的关注。
对于水闸调度可能会引起河流水质变化的问题,主要是因为在修建水闸的过程中,会对河流原有的水文形式造成影响,从而使水质变化出现一定的扰动性。
如果不能科学的对这些现象加以控制,就会产生不良的环境影响,对水质造成污染。
由此可见,加强对水闸调度影响河流水质变化问题的分析具有十分重要的意义。
1水闸调度的简单介绍为了弄清水闸调度对河流水质变化的影响,就需要事先对水闸调度有一定的了解,因此对水闸调度进行了下面几个方面的介绍:1.1水闸调度的作用水闸调度是为了调节水位、挡海水入侵、调节江河天然径流,通过与上下游工程相配合,而对水闸进行的有计划的管理运用。
它主要的作用表现在:在保证工程安全的条件下,实现对水资源的综合运用。
通过与防运工程的配合利用,防止河流泥沙淤积现象的发生通过对水闸调度工作,实现对江河径流和水位的调节,在有效的调度管理中起到延长使用寿命的作用。
由此可见水闸调度在水利工程中发挥着十分重要的的作用和价值。
1.2水闸调度所依据的指标影响水闸调度的指标有很多,这些指标对水闸调度的过程有重要的影响,其中主要的指标有最高或最低水位、最大水位差、兴利引水流量等,通过这些指标的测量和分析工作,可以对水闸最初的设计工作产生一定的指导作用,并对之后的工程安全建设、数据的变化分析与控制,起到一定的参考价值,并且水闸调度工作也是由此而展开的。
1.3水闸调度的主要方式水闸调度在水利工程中有着广泛的运用,由于水利工程的复杂性大,因此为了顺应水利工程發展的需要,水闸调度的方式也具有多样,以满足不同工程施工的需求。
第一,分洪闸调度,分洪闸调度是现在水闸调度方式中较为常见,它是以水位或流量作为控制条件,并通过对上游水情进行了解,同时对安全泄量进行考量,从而控制开闸分泄超额洪水入分洪道,对分洪流量起到一定的调节作用,这部分对发电所需水量也有较大的要求。
关于闸坝群运行对沙颍河下游地区水生态环境质量影响研究的探索
2020.8341 引言沙颍河是淮河的最大支流,发源于河南省伏牛山区,流经平顶山、漯河、周口等四十个市县,于安徽省颍上县沫河口汇入淮河,河道全长620km。
其中,沙颍河周口以上流域面积25800km 2,分沙河、颍河、贾鲁河;周口以下段属于典型性多闸坝河流、采样较便利,其他数据如水文数据、长系列水质数据等也易获得。
本次研究内容基于闸坝控制下的河流段,相当于静水环境,和湖泊相似,以闸坝群运行对沙颍河下游水生态环境质量的影响效果研究为题开展研究,其成果将满足两岸人民日益增长的优美生态环境需要,具有重要的现实意义。
2 调查分析内容2.1沙颍河下游水文、水动力、水生态环境现状调查与分析通过野外调研和实地观测,了解沙颍河下游的水功能区划情况,调查评价污染源状况,分析评价出沙颍河下游地区的水流水质现状,分析汛期非汛期的水文情势、水动力条件、水质(包括泥沙)状况、水生生物现状(浮游生物、底栖生物、鱼类资源),探明汛期非汛期沙颍河下游地区的水力连通关系,甄别沙颍河下游地区的主要水生态环境问题。
2.2沙颍河下游地区水动力-水环境模型的研发与验证基于圣维南方程组开发闸控条件下水动力学模型,利用水文、水动力实测数据对水动力学模型进行验证,为模拟有无闸坝群调控下沙颍河下游地区水动力要素变化过程奠定基础;基于水动力学基本方程与污染物对流扩散方程,开发闸控条件下沙颍河下游河段二维水动力-水质耦合数学模型,利用水文、水动力、水质实测数据对水动力-水质耦合数学模型进行验证,为模拟有无闸坝群调控下沙颍河下游地区污染物迁移过程和水质要素变化过程奠定基础;基于水动力学基本方程和泥沙输移方程,开发沙颍河下游地区二维水动力-泥沙耦合数学模型,利用水文、水动力、泥沙实测数据对水动力-泥沙耦合数学模型进行验证,为模拟有无闸坝群调控下沙颍河下游地区泥沙输移过程和分析河床冲淤变化规律奠定基础。
模型体系框架见图1,模型应用见图2。
3 沙颍河下游地区生态需水分析根据沙颍河下游地区水文、水动力、水生态环境条件时空变化的规律性,识别沙颍河下游地区健康的关键水文、水动力、水环境因子;分析关键水文、水动力控制要素变化对沙颍河下游地区水生态环境质量的影响,根据防洪安全、水质改善、增湿关于闸坝群运行对沙颍河下游地区水生态环境质量影响研究的探索王 莹 张婷婷 孙 健(淮河流域生态环境监督管理局 蚌埠 233000)【摘 要】本文基于对沙颍河下游水文、水动力、水生态环境现状调查与分析、水动力-水环境模型的研发与验证、沙颍河下游地区生态需水分析,以期为构建与经济社会发展相适应、相协调的水资源保护体系,切实提高沙颍河下游地区水资源承载能力,改善水生态环境质量,保障社会经济可持续发展,实现“绿水青山就是金山银山”的美好愿景。
闸坝调度对污染河流水环境的影响
闸坝调度对污染河流水环境的影响1 引言闸坝是辅助人类开发管理水资源的重要工具,其使用历史一直可以追溯至五千年以前.目前,我国的一些河流由于闸坝众多,受人类影响十分强烈,其自然属性已非常微弱,特别是对于人口密度较大、生产生活相对集中、水质污染较严重的流域(如淮河流域),闸坝对河流水环境和生态的影响越来越大.如果闸坝(或水库)调度不当,常常会导致突发性污染事故发生,破坏河流生态环境,影响当地居民的正常生活和生产.因此,研究闸坝调度对污染河流水环境的影响,有利于提高管理者调度闸坝的水平,减少水灾害事故的发生,为人水共处提供和谐的环境.国际上,人们对于闸坝影响的认识主要经历了两个阶段:一是20世纪60—90年代,对于闸坝的研究侧重于对物质能量传输、河道结构和指示生物种群影响等方面;二是21世纪以后,许多专家学者对如何通过调度管理使闸坝发挥更多的积极作用,避免其负面影响有了更深刻的认识.随着闸坝对河流水质影响程度的增加,国内外学者对此开展了大量的研究.国外学者从闸坝对河流流量、河道结构、水环境容量、水生物种和生态系统多样性的影响等方面进行了分析研究,同时也研究了利用数值模拟技术分析闸坝对河流水环境的影响.国内学者则在模型研究、闸坝调度影响、实验研究等方面开展了一系列的工作.在模型研究方面,多是在已有闸坝河道水质模型的基础上,考虑不同的影响因素,如蓄水量的变化、水质沿程变化,提出了新的闸坝河道水质模型;也有在研制水闸调度影响模型的基础上,对不同情景进行模拟计算,进而评估水闸调度对河流水质变化的影响;亦有利用较为成熟的水文模型(如SWAT水文模型),结合一定的水量水质模型,分析闸坝开启污水下泄对下游水质的影响.在闸坝调度影响方面,曾有学者根据扬州古运河瓜洲闸的实际运行状况,在此基础上对古运河的水质进行预测,较好地反映了闸坝的不同运行方式对污染物在河道中稀释、扩散和运动的影响.在实验研究方面,国内学者既进行了模型实验研究又开展了现场实验研究.模型实验方面,主要是利用明渠水槽模拟河段,设置上游水闸,模拟分析不同的水流、不同的闸门开启条件下,闸门运行对水流情势和污染物迁移转化的影响;在现场实验方面开展的研究较少,但也有学者曾在沙颍河槐店闸进行了现场实验,研究了槐店闸不同调度方式下的水体和底泥污染物变化规律.闸坝调度对于处理现有河道污染问题发挥着重要的作用,但闸坝调度对河道污染的影响仍然存在一些科学问题没有解决,特别是缺乏相应的现场实验研究.例如,闸门调度方式对河道污染物沿程分布的影响?污染物在底泥、水、悬浮物等不同介质之间的转化情况?本文在前期研究及2010年两次现场实验的基础上,设计并开展了一次系统的闸坝调度对污染河流水环境影响综合现场实验,与前两次现场实验相比增设了悬浮物浓度、藻类等监测指标,研究槐店闸闸门不同调度方式下的水体、悬浮物和底泥污染物变化规律,这对进一步开展闸坝调度综合实验,构建闸坝作用下河流水环境模型,分析闸坝作用规律,实施闸坝科学调度都具有重要的指导作用.2 实验设计及过程2.1 实验目的及实验场地选择本次实验目的在于调查分析闸坝调度对闸控河段水流情势的影响作用,收集不同调度方式下的水动力特征参数;监测闸坝在各种运行情况下的水质浓度时空分布过程,研究污染物在水体、悬浮物、底泥等不同载体之间的转化规律;提出闸坝调度对水环境的作用机理,分析在不同调度方式下的污染物转化驱动机制.沙颍河作为淮河的典型支流,具有流域内闸坝众多、水污染事故多发、防洪防污矛盾突出等显著特点,同时其也是淮河流域污染最为严重的一条支流,废污水量和COD的排放量分别占淮河干流的40%以上,被称为淮河水质好坏的“晴雨表”.而槐店闸在沙颍河流域处于一个十分重要的位置,对于沙颍河流域的防洪防污联合调度具有重要作用,被形象地称为沙颍河出境水质好坏的“晴雨表”.通过前期研究的实地考察发现,槐店闸的结构、槐店闸上下游河段周围的水力学条件、水环境状况等适宜开展闸坝调控影响实验,同时,在槐店闸已开展过两次闸坝调度影响现场实验,为了保持实验研究工作的延续性,本次实验场地仍选在沈丘县槐店闸.沙颍河槐店闸位于河南省周口市沈丘县槐店镇,上距周口市60 km,下距豫皖边界34 km,控制流域面积28150 km2.浅孔闸(18孔,每孔宽6 m)于1959年兴建,深孔闸(5孔,每孔宽10 m)于1969年兴建.深、浅孔两闸设计防洪流量为20年一遇(3200 m3 · s-1),校核防洪流量为200年一遇(3500 m3 · s-1).设计灌溉面积达6.6万hm2,正常灌溉水位38.50~39.50 m,最高灌溉水位40.00 m,正常蓄水量为3000万m3~3700万m3,最大蓄水量为4500万m3.槐店闸主要由浅孔闸、深孔闸、船闸三部分组成,浅孔闸长期保持小流量下泄,深孔闸只在洪水期供泄洪使用,船闸为正常通航使用.水流受到闸门的阻挡,闸前流速小,有利于污染物的沉降;闸后有消能、曝气工程,有利于污染物的混合与降解.2.2 实验方案设计实验方案设计主要内容:①依据槐店闸的允许调度能力,设定不同的闸坝调度方式;②确定实验范围,布设监测断面和监测点;③设计具体的实验操作方法,包括水体样品、上层覆水样品、底泥样品的采集及保存方法,岸边监测、室内检测等方法,以及水深、流速等测量方法;④监测槐店闸浅孔闸在不同调度方式下的水体、悬浮物和底泥污染物浓度时空分布过程、分析闸坝调度对污染物浓度变化的作用机理.实验研究范围包括自槐店闸闸上公路桥至下游槐店水文站控制断面的河道,监测范围达2300 m.实验中沿用前两次实验布设的断面(略有调整),共设置5个监测断面(Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ)、5个监测点(1#、5#、7#、12#、13#),进行7次系统采样,共采集28个水样、3个底泥样和4个上层覆水样.现场对每个水样进行pH值和水温测定,对部分水样进行氨氮(NH3-N)和化学需氧量(CODCr)检测,同时利用HACH水质监测组件和Hydrolab DS5藻类自动监测仪器对闸上下游水质进行了监测.监测的采样断面及采样点布设情况如图 1所示.图 1 现场实验中采样断面及采样点布设示意图2.3 实验监测取样过程2013年4月5—8日,在槐店闸实验现场进行实验.按照实验设计及计划,将实验团队分成了闸上监测组、闸下监测组、岸边监测组和室内检测组4组,每组使用不同的监测设备,承担不同的监测任务.闸上监测组的监测区域主要在槐店闸上游Ⅰ断面(槐店闸闸上公路桥以上数十米、排污口以下数米处)和Ⅳ断面(闸前10~20 m)之间,监测项目包括水体取样(表层水和上层覆水取样)、底泥取样和水动力指标监测.闸下监测组的监测区域为Ⅵ断面(闸后河流汇合前5 m处)和Ⅶ断面(闸下水文站断面处)之间,现场监测过程中,先由闸上监测组依次对Ⅰ断面和Ⅳ断面进行水质监测,再由闸下监测组依次对Ⅵ断面和Ⅶ断面进行水质监测,各断面的水质监测之间有一定的时间间隔;监测项目包括水体取样(表层水取样)、底泥取样和水动力指标监测.岸边监测组分别在闸上左岸水文信息站处和闸下消力池左岸,对pH 值、水温、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、电导率和藻类(PCY)等进行监测.室内检测组主要对取回的部分水样进行检测,检测指标主要包括水体pH值、CODCr和NH3-N.具体实验监测过程如表 1所示.表 1 实验监测取样过程2.4 实验仪器与监测方法实验仪器:PHS-25型pH计、LGY-Ⅱ型智能流速仪、HSW-1000DIG型便携式超声波测深仪、温度计、DR2800型CODCr检测仪、PC-Ⅱ型便携式氨氮测定仪、HACH水质监测组件、Hydrolab DS5仪器、自制抓斗式底泥采样器、自制上层覆水采样器、聚乙烯水壶、塑料袋等.水样监测:在现场利用流速仪、测深仪和温度计对采样点的流速、水深及水温等参数进行监测,同时用聚乙烯水壶取相应监测点表层水样,取样深度为0~0.2 m.取样后现场测定水样的pH值、NH3-N浓度值和CODCr值,并统一送回实验室进行水质分析,分析项目为高锰酸盐指数(CODMn)、NH3-N、五日生化需氧量(BOD5)、硝酸盐氮、总磷(TP)和总氮(TN),分析方法参照《水和废水监测分析方法》和水环境监测规范.此外,利用HACH水质监测仪器对水体中的DO、ORP、电导率、叶绿素a和藻类等指标进行监测.底泥上清液监测:用自制抓斗式底泥采样器采集河底沉积物的表层样品,采样深度为0~0.15 m,置于塑料袋中密封保存.取样后取新鲜底泥100 g平铺于烧杯底部,置于连续搅拌装置上进行搅拌,搅拌的同时缓慢均匀加水500 mL.加水后持续搅拌30 min,搅拌后静置1 h,取上清液,再测定CODMn、NH3-N、硝酸盐氮、TP和TN,分析方法同上.悬浮物监测:利用自制的上层覆水采样器,获取距离河底约0.15 m处的悬浮物样品,置于聚乙烯水壶中密封保存.取样完成后将样品送至实验室进行检测,取500 mL水样过滤,获得相应的悬浮物含量,之后将过滤出的悬浮物溶于250 mL纯水,并置于连续搅拌装置上搅拌30 min,取上清液分析,测定悬浮物含量及其中CODMn、NH3-N、硝酸盐氮、TP和TN 等指标的含量,分析方法同上.3 结果与分析3.1 水质变化规律分析为了进一步分析不同调度方式下各监测断面污染物浓度的变化趋势,选择闸上干流(Ⅰ断面)、闸上浅孔闸附近(Ⅳ断面)、闸下三级消力坎末端(Ⅵ断面)、闸下干流(Ⅶ断面)4个代表性监测断面,但受到现场条件和时间的限制,部分指标只监测了3个或2个断面,在闸门不同调度方式下将各监测断面监测的污染物浓度点绘在同一个图中,实验结果如图 2所示.图 2 锐钛矿TiO2不同调度方式下各污染物浓度变化情况从图 2中可以看出,实验中各监测断面的水质情况具有以下特点:①CODMn处于Ⅱ~Ⅲ类水水平,NH3-N浓度处于Ⅳ~劣Ⅴ类水水平,BOD5处于Ⅲ~Ⅳ类水水平,TP浓度处于Ⅲ类水水平,TN浓度处于劣Ⅴ类水水平,总体水质处于Ⅴ类水水平,水质仅能满足河流沿岸的农业灌溉需求;②在多数调度方式下,CODMn在闸前持续上升,到闸门附近升至最高,闸门至三级消力坎末端断面下降,三级消力坎末端至水文站断面又逐渐上升,只有4孔70 cm调度方式的变化情况与之相反;多数调度方式下,NH3-N浓度的变化表现出与CODMn不同的变化趋势,但调度方式8孔30 cm和0孔0 cm的变化情况与之相同;BOD5和TN浓度值受到闸坝调度方式的影响较小,变化率均在10%左右,而硝酸盐氮和TP受到闸坝调度方式的影响较为明显,如8孔30 cm调度方式情况下,硝酸盐氮浓度有个明显的升高过程,浓度值增加了1倍左右.同时,从图 2中还可知,在4孔10 cm的调度方式下,水体中的NH3-N从Ⅰ断面到Ⅶ断面总体上呈下降趋势,而硝酸盐氮呈现逐步升高的趋势.这主要由于水体中DO浓度较高,且pH值在7.7左右,有利于硝化作用的进行,促进了NH3-N向硝酸盐氮的转化,表明了在该调度方式下水体已经趋向自净.因此,在本实验条件下,槐店闸日常调度时可参照其调度方式运行.在对河流中各监测断面水体进行监测的同时,利用HACH水质监测仪器在河流岸边对表层水体中的ORP、DO、电导率、叶绿素a和藻类等指标进行了监测,主要研究闸坝的不同调度方式对水体中藻类等指标的影响,各指标监测值随调度方式的变化情况如图 3所示.图 3 各监测指标随调度方式的变化情况从图 3可知,ORP、电导率及藻类含量等指标在闸上和闸下具有相同的变化趋势,但在数据变化程度及具体数值等方面略有不同.在各调度方式情况下,上下游监测点的ORP值相差不大,只有闸门全关调度方式下两者相差较大,此时闸下水体呈现了还原性,不利于水体中有机物的分解.水体电导率能够反映出水的导电性,水的导电性又能够反映水体溶解性总固体浓度的大小,而溶解性总固体值表示水中溶解物杂质含量,其值越大,说明水中的杂质含量大,反之,杂质含量小.从电导率子图可以看出,闸门小开度或关闭情况下,闸下水体经过闸坝调度的调节,水中杂质含量有个明显减小的趋势.由藻类含量子图可知,在闸门大开度时(6孔50 cm和4孔70 cm)的情况下,闸上的藻类值要大于闸下的值,这可能是由于闸下的水流速度较大,不利于藻类的生存;而在闸门小开度甚至关闭时,闸下藻类监测值要大于闸上的值,造成这种现象的原因可能是闸下流速变小且水深较浅,更利于藻类的生存.闸上和闸下DO和叶绿素a监测值的变化情况差别较大.DO的闸下数值要明显大于闸上的数值,闸下DO浓度处于Ⅰ类水水平,而闸上DO浓度则是处于Ⅱ类水水平,这充分表明了闸坝调度对水体中DO浓度产生较大的影响,促进了水体中DO浓度的增加.而叶绿素a的变化过程同样表明了闸坝调度对其也产生了较大影响,根据国内学者对营养状况的划分标准,闸上水体处于中-富营养状态,而闸下水体则处于中-富营养~富营养状态,在调度方式为4孔10 cm和闸门全关的情况下,闸下叶绿素a浓度值要明显大于闸上浓度值,此时水体处于富营养状态,这说明小流量和静水情况下更利于叶绿素a的“生存”.3.2 底泥变化规律分析为了进一步了解闸坝调度对底泥产生的影响及底泥与水体的交换作用,在4月5日下午(闸坝调度方式为8孔30 cm),对闸坝上下游的Ⅰ、Ⅳ和Ⅶ 3个断面分别进行了底泥取样,作为研究的背景值,各监测指标浓度值随监测断面变化情况如图 4所示.图 4 底泥中各污染物浓度随监测断面的变化情况由图 4可知,硝酸盐氮、TP和TN在闸坝前后河段经历了先升高后下降的变化过程.造成这种现象的原因主要是:①水流由于受到闸门挡水作用的影响,流速逐渐变缓,水体中的泥沙等固体颗粒物发生沉淀;在来水水质较差时,水体中的污染物会随着固体颗粒物一起沉积,进而造成闸前底泥中污染物含量的增加;②水体流经闸孔泄入闸后消力坎这一过程中,水流冲刷作用强烈,固体颗粒和污染物很难发生沉降,无需考虑底泥污染;③闸后三级消力坎至闸后干流范围内,河流中心的流速最大,这一区域内污染物固体颗粒沉降速度较慢,底泥受污染的程度较闸前小很多.但是,CODMn和NH3-N浓度的变化情况明显与上述过程不符,其在闸前河段有个明显的下降趋势.3.3 悬浮物变化规律分析本次实验中,对闸上浅孔闸附近采样点进行了悬浮物取样,主要是为了分析不同闸坝调度方式下闸前悬浮物污染物含量的变化情况,分析闸坝对上层覆水的影响.在闸门不同开度的调度方式下将该监测点的各种污染物浓度点绘在同一个图中,各监测指标浓度值随调度方式的变化情况如图 5所示.图 5 悬浮物含量及其中各指标浓度值随调度方式的变化情况由图 5可知,虽然各监测指标随着调度方式的改变,其变化趋势出现了一定的波动,但整体上都呈现下降的趋势.在8孔30 cm的调度方式下,悬浮物含量和污染物浓度值都比较大,但随着调度方式的改变,闸门前后的流速和流量发生了变化,造成了悬浮物含量及其污染物浓度的变化,但部分污染物浓度最小值不是出现在闸门全关的调度方式下,而是出现在4孔70 cm的调度方式中,但此时悬浮物含量则要明显大于闸门全关调度方式时的值.造成这种现象的原因可能是水流对悬浮物的扰动较大,加快了污染物的释放,造成了悬浮物中的污染物浓度降低.3.4 污染物在不同介质间的变化规律分析在现场实验监测过程中,为了分析污染物在不同介质之间的变化情况,对闸前受到闸坝调控影响最大的Ⅳ断面分别进行了底泥、悬浮物和水体的取样和监测,其污染物浓度变化情况如图 6所示.在现状调度方式(8孔30 cm)条件下,水体可能对底泥产生了冲刷,加速了底泥的再悬浮和污染物的释放,进而造成了水体污染物含量增加.如图 6所示,在Ⅳ断面7#监测点除了监测指标TN和TP之外,其他指标浓度大小的顺序为:悬浮物<底泥<水体,这就说明了水体的扰动能够促进底泥和悬浮物中污染物的释放,造成水体的二次污染.图 6 Ⅳ断面不同样品中污染物浓度变化情况3.5 闸坝对污染物运移规律的影响分析为了分析闸坝对污染物运移规律的影响,根据实验中布设的监测断面,将槐店闸上下游河段划分为3个典型河段,对比分析了闸坝在不同调度方式下典型河段的水质变化情况.从前文分析结果可以看出,调整闸门开度以后,典型河段的水质变化情况出现了较大的差异,改变了原有污染物浓度的变化趋势.受到闸坝泄水对底泥和悬浮物的扰动作用,能够使吸附在固体颗粒上的污染物与水体发生物质交换,促进固体颗粒上的污染物向水体释放,形成二次污染.根据本次实验的监测过程和监测数据可知,底泥和悬浮物的二次污染主要受到以下两方面因素的影响.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
水闸规模对河道水动力水环境的影响研究
水闸规模对河道水动力水环境的影响研究闸坝的修建为保障经济社会发展对水资源的需求发挥了关键作用,同时也导致了河流水动力条件的显著变化[1],进而对水环境产生正负两方面的影响。
具体表现为:闸坝的调控造成了水体流动性增强、置换周期缩短[2],短期内可实现区域水环境的有效改善[3];另一方面,闸坝的修建及运行引起的水文泥沙变化,将对生态环境系统产生局部胁迫,且通常是重大影响。
而闸坝建筑以及闸坝调度对河流水环境等方面造成的正负影响也逐渐引起了人们的重视,国内外诸多学者对此展开了相关研究。
国外学者主要侧重于闸坝对河流生境的影响研究。
Brandt对闸坝引起的水流输运能力改变造成泥沙负荷变化,进而驱动河道形态变化的过程进行了分析研究[4]。
Mallik等人以加拿大不列颠哥伦比亚省3个具有代表性的水库上下游河段为研究对象,探讨了闸坝对河岸植物群落的影响[5]。
Geoffrey等人从河道形态、河岸植被、生态变化驱动力等视角梳理总结了闸坝对河流生态的影响[6]。
国内学者则多偏向于以闸坝调度为着手点,通过物理模型、现场试验和数值模拟的方式开展相关研究工作。
阮燕云等人采用物理模型模拟研究了闸门运行对河流水文情势以及污染物输运的影响[7]。
Zuo等人针对沙颍河槐店闸设计并实施了野外试验,分析了不同水闸调节条件下水质参数的时空变化,探讨了闸坝调节机制对水质的影响[8]。
李念斌等建立了适用于蕰南中部地区的水动力模型,研究了改善河流水动力条件的最优调度方案[9]。
随着水质模型的日渐成熟,越来越多的学者以单一闸坝或闸坝群的调度方式、闸前控制水位[10]、水文预报预见期[11]为影响因子,对不同情景进行数值模拟,进而评估闸坝调度对水环境的影响。
但是从水闸建设规模着手的河道水动力水环境的数值模拟研究并不多见。
不烦,有时候也跟着笑。
咱农村你也知道,都是粗人,笑话一说就到裤裆里去了。
妮儿她娘也跟着人家笑,但自己从来不掺和——不跟人家开玩笑,谁也不能拿她开玩笑。
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
闸坝的建设一方面可以增加水资源的利用效率,另一方面也会引起生态环境的变化。
建设闸坝后,其对河流水生态环境的影响主要表现在以下几个方面:
首先,闸坝建设会改变河道水流的生态特征。
由于闸坝建设后水流受到限制,进而导致河水水位上升,水流势力减小,河床固定化,这将导致河道生态功能的下降。
水生态系统中不同生物、植被对流速要求不同,水体停滞将导致不同生物适应生境的变化,不同水生物受影响的程度也不同。
其次,闸坝会改变河流的水质,从而影响到生物群落的生长和繁殖。
闸坝堵门后,河水停留在上游河段,水中的有机质、溶解氧含量等营养元素饱和度会增加,有利于细菌、藻类和水生生物的生长,但在下游则会导致水体缺氧、富营养化等问题,造成蓝藻、赤潮等水生生物的滋生和繁殖,从而对水生生态环境产生若干负面影响。
第三,闸坝建设会破坏河道的生境和物种多样性。
河流是多样性和纵向联通的生态系统,在人类活动的多方干扰下,河流的生境变化不仅会影响物种的多样性,还可能破坏物种栖息地的稳定性。
而闸坝的建设会限制鱼类的迁徙和栖息范围,并且鱼类的孳生和育肥受到影响,甚至会影响鱼类的繁衍、繁殖和合群生活。
这将导致生境的失衡,长期而言对水生生态环境产生不可逆的负面影响。
综上所述,闸坝调控对河流水生态环境有着不可忽视的影响。
关键在于如何能够理智地利用闸坝水利工程,并在建设之前、建设过程中和运行后,本着科学的检验理论和工程方案,优化方案的选择和技术设计,以最大程度上减少生态和环境风险的存在。
而在利用闸坝水力工程的同时,我们也要保持对生态环境的尊重和全面考虑,探索可持续的发展之路。
水利工程对生态环境的影响与对策分析
水利工程对生态环境的影响与对策分析水利工程是指为了人类的生产和生活需要,对水资源进行的综合利用和管理的工程。
虽然水利工程能够带来诸多经济和社会效益,但它们也具有一定的对生态环境产生负面影响的潜力。
因此,我们需要进行对这些影响进行分析,并提出相应的对策和措施以减轻这些不良影响。
首先,水利工程对生态环境的影响主要体现在以下几个方面。
1.水库和水电站对水生态系统的破坏:修建大型水利工程通常会涉及水库和水电站的建设,这些工程会改变河流和湖泊的自然状态。
水库的建设会淹没大量的土地和植被,破坏生物多样性并破坏水生态系统。
水电站的运行会影响水流速度、温度和水质,对鱼类产卵和迁徙造成一定的影响。
2.建设闸坝对河流的影响:建设闸坝可以调节水流,防止洪水和干旱,但它们也会阻碍河流的自然流动,导致水生态系统的改变。
闸坝还会影响鱼类的迁徙和繁殖,并破坏河流的连通性。
3.饮用水工程对水体水质的影响:饮用水工程通常会进行水体的取水和处理,这可能导致水质和生物多样性的下降。
水中的有害物质和农药可能会通过工程设施进入水源,造成污染。
针对以上影响,以下是一些对策和措施,以减轻水利工程对生态环境的负面影响。
1.生态恢复与保护:对于已经建成的水利工程,可以通过进行生态恢复来减轻对生态环境的影响。
这包括重新种植植被、人工繁育和释放鱼类、保护和恢复湿地等措施。
对于尚未修建的工程,在规划和建设之前,要进行全面的环境影响评价,确保对生态系统的影响最小化。
2.改善水库和水电站的运行方式:针对水库和水电站对水生态系统的破坏,可以通过调整水库放水的方式和时间,以及合理运行水电站来减轻影响。
这可以通过通过模拟自然洪水来模拟鱼类产卵迁徙的周期、保证河流的水质,并改善水库的显示环境。
3.闸坝的通行设施:在建设闸坝时,可以考虑设置鱼道和其他通行设施,以便鱼类能够畅通无阻地迁徙。
这可以通过在闸坝中安装鱼道、沿河建设不连续的通行结构等方式实现。
4.加强水体水质管理:对于饮用水工程,可以通过加强水源地的保护和管理,减少污染的输入。
浅谈泗河拦河坝(闸)对河道生态影响
浅谈泗河拦河坝(闸)对河道生态影响拦河坝(闸)作为河道中调节上游水位控制下泄流量的挡水建筑物,在防洪灌溉等方面发挥着重要作用,随着水文地理变革及周边地区经济的发展,拦河坝(闸)在运行过程中对生态环境的影响问题已经引起社会各界的广泛关注,为全面了解掌握拦河坝(闸)与生态环境的关系,做到对拦河坝(闸)优化调度达到人与自然和谐相处的目的,重点对泗河拦河坝(闸)进行了相关调研,通过对这些拦河坝(闸)运用的分析研究提出了一些建设性的建议。
标签:拦河坝;运用分析1、概述1)工程基本情况泗河是山东省15条大型河道之一,属沂沭泗水系,是南四湖湖东地区最大的一条山洪河道,全长159公里,流域面积2357平方公里。
包括济宁市的泗水、曲阜、兖州、高新区、邹城、微山、任城和泰安市的新泰、宁阳以及临沂的平邑县等,共计三市十县(市、区)。
保护区每年粮食产量达20多亿公斤,是全省主要的商品粮生产基地。
目前在全长159公里泗河上分布着包括滋阳橡胶拦河坝、城东橡胶拦河坝、金口坝、龙湾店大闸、陈寨闸、曲阜市红旗闸、黄阴集大闸、贺庄拦河闸、丑村拦河闸、星四村水闸、泗河大闸等12个拦河坝(闸),利用河槽存蓄部分水量,以利沿河两岸灌溉,结合地形考虑上下游左右岸的要求,统筹兼顾,并使工程能够发挥较大效益。
2)水文资料,径流情况及水资源开发利用现状泗河流域属暖温带半湿润气候区,四季分明,其特点是春季多风,雨少易旱,夏季湿热,多雨易涝,秋季天高气爽,旱涝相间,冬季寒冷干燥,雨雪稀少。
多年平均降雨量711mm,且多集中在汛期,6-9月份占全年降雨量70%以上,降雨量的年内和年际变化较大,以至出现春旱夏涝,秋后又旱和连续数年干旱和连续洪涝的现象。
2、拦河闸坝运行生态影响分析拦河闸运行管理使建设地的生态环境发生了变化,打破了原有的生态平衡,而逐渐产生了新的生态平衡,这种影响有双重性既有正面影响,又有负面影响。
1)正面影响(1)增强防洪排涝能力,泗河蓄水坝(闸)的建成改变了过去沿河众多的拦河堵坝蓄水局面,通过调节水闸,提高了地方局部排涝能力,使涝水和洪水下泄通畅,行洪能力提高。
拦河闸对河道生态的影响分析及运行优化探讨
拦河闸对河道生态的影响分析及运行优化探讨摘要:近年来,我国对于环境保护和能源节约加大整改力度,已经取得了非常不错的成效。
随着社会经济的不断发展,人们的生活水平和生活质量不断得到提升,但也给环境带来了较大的压力和破坏。
目前河道污染问题是我国最为严重的环境问题之一,不仅影响到生态平衡,而且威胁到人们的生命健康安全。
关键词:拦河闸;河道生态;影响分析;运行优化引言科学技术的快速发展推动我国各行业发展迅速,为我国基础建设的快速发展贡献力量。
在水利工程发展中,拦河闸建筑物常建于天然河道上,在河道运行中发挥着水位调节、下泄水量控制、防洪、挡潮、蓄水、灌溉等重要作用,但同时也对河道生态环境存在一定影响。
拦河闸一般选址于顺直河道、河床稳定且断面单一的河段,在枯水期,关闭拦河闸闸门,可使上游水位抬高,为灌溉、发电、供水等提供条件。
1拦河闸对河道生态的影响分析1.1消极影响1.引起水质水量变化,在枯水期,拦河闸因自身所具备的蓄水和引水功能,使得下游河道的正常生态用水大幅度减少,由此容易导致水质发生富营养化,河道自身的纳污能力也会随之下降。
2.阻碍鱼类洄游,少数拦河闸在修建时,由于设计过程中未考虑水生生物的生存问题,致使闸坝建设中,没有预留过鱼通道,从而导致鱼类等水生生物的繁殖受阻,一些鱼类通过引水闸游至渠道或田间后,无法洄游,造成大量鱼类死亡,严重破坏了河道生态平衡。
3.淹没损失,通常情况下,小型的拦河闸在设计时,选用的防洪标准都比较低,当遭遇到较大的洪水时,由于拦河闸的防洪标准不足,从而容易引起上游的滩地被淹没,严重时甚至会造成上游河堤决口。
4.对流量数据的影响:拦河闸建成后,正常蓄水期间会对水文测验断面产生壅水影响,抬高断面水位,减小断面流速,且受变动回水影响,水文测验断面位置水流方向不稳定。
但工程建设不影响葠窝水库正常运行,对水电站发电、大坝及溢流堰水工建筑物的运行工况无影响,目前采用电功率法和堰闸流量率定曲线法等方式推求流量,工程建设对流量数据获取无影响。
闸坝对水质的影响与水环境保护对策研究
闸坝对水质的影响与水环境保护对策研究摘要:随着经济的发展和人口的增长,闸坝的建设在全球范围内得到了广泛应用。
然而,闸坝的建设不仅对水资源的利用和调控起到了积极作用,同时也对水质产生了一定的影响。
本文通过对国内外相关研究进行综述,并结合实地调查和数据分析,系统探讨了闸坝对水质的影响机制以及相应的水环境保护对策,旨在为有效保护水环境提供科学依据。
关键词:闸坝;水质;水环境保护;对策1. 引言随着工业化和城市化的快速发展,各地纷纷修建闸坝以满足不断增长的水资源需求。
然而,闸坝的建设对水质产生了一系列的影响,包括水体富营养化、水流改变、生物多样性丧失等。
因此,研究闸坝对水质的影响及相应的水环境保护对策具有重要的科学和实践价值。
2. 闸坝对水质的影响2.1 水体富营养化闸坝的建设对水体富营养化产生了重要影响。
首先,闸坝改变了河流的水动力条件,导致水流速度减缓,水体流动性变差,这阻碍了营养物质的扩散和水体的自净能力。
此外,闸坝也会造成水体的富集,使得营养物质在闸坝下游积累,并加剧水体富营养化的程度。
闸坝建设对水质指标也产生了明显影响。
随着水体富营养化程度的加重,水体中的氨氮、总磷、总氮等营养物质浓度增加,同时溶解氧降低。
这些变化使得水体失去了适宜生物生存的条件,对水生生物的生长、繁殖和生态平衡产生了负面影响。
闸坝对水体富营养化的生态效应也不容忽视。
富营养化水体中,藻类和浮游植物大量繁殖,形成水华等现象,导致水体浑浊,降低了水质透明度,影响了水生生物的生存空间。
同时,水华的死亡和分解过程消耗大量溶解氧,导致水体缺氧,对水生生物造成压力。
因此,对于闸坝建设引发的水体富营养化问题,需要采取相应的环境保护措施,如定期清理水体中的富营养物质和有害物质,增加水流速度,增加溶解氧含量等,以维护水体的健康和生态平衡。
2.2 溶解氧含量下降闸坝的建设对水体溶解氧含量产生了显著影响。
闸坝的存在改变了河流的水动力,流动性变差,导致气体与水体之间的交换减少,从而减少了氧气的供应量。
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闸坝调控对河流水生态环境影响特征分析
作者:龙彪
来源:《环境与发展》2019年第05期
摘要:闸坝调控对于河流水生态环境有着重要的影响,无论是基于水质影响还是对于水生态的影响都是直接性的。
本文以此为出发点,围绕闸坝调控对于河流水生态环境影响特征展开分析,着重研究方法的阐述,对于水质和水生态两部分内容产生的影响做简要叙述,并以案例分析作为辅助,强调闸坝调控的实际作用及意义。
关键词:闸坝调控;河流水;水质;生态环境
中图分类号:X171.1 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2019)05-0-01
DOI:10.16647/15-1369/X.2019.05.108
Abstract:The regulation of dams has an important impact on the river water ecological environment. Whether it is based on water quality impact or impact on water ecology is direct. This paper takes this as a starting point, analyzes the impact characteristics of dam control on river water ecological environment, focuses on the research method, briefly describes the impact of water quality and water ecology, and uses case analysis as an aid to emphasize the gate. The actual role and significance of dam regulation.
Keywords:Dam control;River water;Water quality;Ecological environment
水是生命之源,水資源的污染问题一直以来都是一个与人们生存息息相关的内容,且基于科学技术的发展,水利工程本身正在由传统水利向生态水利过度。
很多国内学者都在生态水利研究基础上,探究了关于水闸调度与水质生态之间的关系,提供了大量的理论基础和内容,但是还是缺乏客观的数据内容,进而造成了研究内容不均衡,导致分析不全面。
1 研究的具体思路与途径分析
对于河流生态环境影响特征的分析必然需要通过闸坝整体对于水质水量等一系列的实验与检测而得出结论,包括污染负荷程度、水质影响的不同变化等,建立起一个基本的研究框架。
再围绕研究框架,针对不同河流检测,做出相对应的技术方法,进而实现实际研究。
一般情况下,研究框架主要是基于三部分来搭建,第一部分是影响评估框架,即通过对于水质水量的影响评价,在对于无闸坝、有闸坝、有闸坝且运用不同流量的情况下,对于水质浓度的分布以及污染分布的影响进行评估,然后借助评价指标识别方法和技术方法,实现最终的影响评估,而能够运用到的评价指标识别方法有层次分析和系统辨识、多指标综合评价方法、情景模拟对比分析。
第二部分是能力识别,能力识别是搭建在影响评估的基础上,实现闸坝调控过程中,对于污染情况与水质变化之间存在的客观关系的分析。
主要借助多情景模拟、系统识别、人工神经网络等技术方法来实现[1]。
一般情况,这一框架体系主要由两个部分构成,一部分是对于闸坝的作用范围的识别与分析,即对于水质指标及计算内容的分析。
另一部分就是对于闸坝调控能力的分析,即对于不同运行条件下浓度的不同变化以及与无闸坝水质浓度的实际情况进行对比,实现对于不同调控下如何实现浓度最大值降低标准的定额,实际上就是实现最优评估的过程。
第三部分就是对于调控能力对于污染的实质影响,借助对比分析实现相关的识别软件的开发与运用,进而实现长期的调控与控制。
2 影响特征分析的方法
我国有关于《水环境监测规范》的相关内容,依据这一内容,在进行实地勘测并采集数据分析时,可以借助以下方法来实现实时数据的有效分析,进而为影响特征的探究提供坚实的数据理论。
2.1 断面监测
对于被监控的水域,依据河道情况设置不同断面,并对于不同断面采集不同的样本,围绕样本做不同断面的分析,再综合探究其影响特征[2]。
一般情况下,断面分为四种,一种是河流本身正常情况下的水质及生态环境监控,一种是基于水闸闸前关于沉淀污染物的水质及生态环境监控,一种是闸后与闸前对比的数据分析,还有一种是关于水流量与水质及生态环境的影响。
按照实际检测的河水水域,进行断面检测工作,往往能够通过不同断面得到有效数据。
2.2 调控采样
在进行调控时,要对于测样区域进行不同力度的调控,以确保对于不同情况下样本数据的采集,丰富样本多样性,需要注意的是,不同力度的转换应当具备一定的实践,一般规定不低于十二个小时,以避免不同力度的调控对于其他阶段采样的影响。
采集的水质样本并不是单一向的,为了确保探究结果的正确性、有效性、实时性,一般情况下关于水质样本的采集分为三种,包括表层、上层和底层。
其中,在对于表层样本进行分析时,仅需要做常规检测,不需要额外进行过滤提取分析,而在对于上层和底层样本进行分析时,首先需要进行过滤并提纯,然后确保样本的指标浓度符合检测要求,然后再对于数据进行进一步的分析。
除此之外,采样内容还包括对于生态环境的样本采样,诸如河流水生态环境中的一些浮游动植物。
无论是采样过程还是采样检测、保存都需要严格按照相关规定及流程进行,尤其是在进行群落结构的变化以及异常情况的记录上,要进行深入分析,合理探究。
2.3 数据分析
采样结束后就是对于采样内容的基本数据分析,其中,对于指标的变化特征用不同的浓度数据来表示,而对于生态环境的影响则用多样性指数进行展示。
借助计算公式,实现最终的数据还原,以数据判断闸坝调控对于检测区域的实质性影响,形成具有可参考性的理论内容。
3 生态环境的具体情况分析
对于水域生态环境的影响特征分析也是从三个方面进行,即浮游植物、浮游动物以及底栖动物三个方面。
3.1 浮游植物
浮游植物本身受到水域环境的影响就会发生变化。
一般情况下,河流水域中主要存在的浮游生物基本都为藻类,因此在多样性上面比较匮乏,而藻类生物本身对于其他生物的排挤性比较强,适合生存在水污染的环境下浮游生物种类较少的情况中,在对水流量调控下浮游生物所发生的变化和分布特征进行数据监控后发现,一般在对于水流量进行开闸调控后,浮游植物会迁移至闸下区域,因为闸下区域相对于调控后的闸上区域,明显“养料”更加充足,因此,从一定角度上可以说明,在短期内做出调控举动时,会非常明显的影响到浮游生物的密度分布,甚至可能在一定程度上影响到浮游生物整体的群落结构。
3.2 浮游动物
单从河流水域的浮游动物来看,一般情况下,有六成以上的浮游动物都是原生动物和轮虫,且这些生物都喜欢富营养化的水质中生存,而与浮游植物一样,在闸坝的干扰下,浮游动物的多样性会逐渐锐减。
且基于不同水流量的作用,水体呈现出了一定的富营养化,但是经过一定的调控,则明显有利于这一情况的转化[4]。
但是对于调控过程中,水流量的力度要进行把控,一般水流量较小的情况更适应浮游动物生存,但是水体流动本身会逐渐将浮游生物带到越来越远的水域范围内,这就可能导致这些生物生存在一个相对比较恶劣的情况下,继而诱发生物大片死亡的情况发生。
3.3 底栖动物
底层水域一般情况下都不受到闸坝调控的影响,因此相对而言,底栖动物也拥有了比浮游植物和浮游动物更加稳定的生存环境和生命周期,但是与此同时,生活在河流水域的底栖动物绝大多数都是一些软体动物和水生昆虫。
相对而言,同样存在群体结构单一的情况,但是在水域受到严重影响和并没有受到严重影响的情况对于生态环境进行检测时,则明显发生不同群落呈现出了此消彼长的情况。
即可得出一个较为普遍性的结论,那就是在常规情况下,如果进行闸坝调控,有一定程度会导致底栖动物中的某一部分群落出現数值急速下降的情况,而这一情况在闸上领域中最为明显。
4 结束语
综上所述,本文通过对于闸坝调控对河流水生态环境影响特质这一内容做系统的阐述,并以沙颍河为例,对于一些具体的分析方法及结果做了阐述。
因此,望广大与之相关的工作及技术研究人员继续深入探究。
参考文献
[1]王昭亮,高仕春,艾泽.闸坝对河流水质的调控作用初步分析[J].水利科技与经济,2015(12):25-26+33.
[2]李冬锋.闸坝对污染河流水质水量作用分析及调控研究[D].郑州:郑州大学,2013.
[3]杨洵,李伟,张勤,王志坤,赵博.基于MIKE11的闸坝操控与河流水质水量响应关系模拟[J].东北水利水电,2014(11):12-13+51.
[4]左其亭,刘子辉,窦明,高军省.闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别研究框架[J].南水北调与水利科技,2015(02):28-31+50.
收稿日期:2019-01-21
作者简介:龙彪(1985-),男,汉族,本科学历,工程师,研究方向为环境保护。