過飽和總溶解氣體釋放過程預測

黃奉斌,李 然,鄧 云,曲 璐

(四川大學水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室,四川成都 610065)

水電工程在發揮其巨大經濟和社會效益的同時,不可避免地會對環境產生不利影響。例如,在大壩泄洪時,伴隨泄水產生的過飽和總溶解氣體(TDG)導致水體中含有過量的氣體,易引發魚類氣泡病,嚴重威脅它們的生存和繁殖。為了魚類以及其他水生生物的生存和繁衍,大壩泄水產生的過飽和TDG應當得到有效的控制。1986年美國環保局[1]規定河流允許的TDG過飽和度為110%。我國目前雖然沒有相應的環境控制標準,但水體溶解氣體過飽和問題將日漸突出并備受關注。1987年,我國葛洲壩泄洪時下游水體中大量魚類出現氣泡病癥狀,并導致部分死亡。1994年6月,新安江水庫開閘泄流,導致距電站大壩3km的建德市虹鱒場的虹鱒普遍患氣泡病,因病致死的虹鱒占死魚總量的62.2%[2],這些魚類的死亡均與水中TDG過飽和有關。

為了定量預測和研究高壩下游TDG過飽和的影響程度和范圍,需要對過飽和TDG在下游河道的輸移釋放規律進行研究。美國陸軍工程兵團[3]在2005年提出了縱向一維過飽和TDG釋放模型。Politano等[4]、Weber等[5]用兩相流模擬了溢洪道下游過飽和氣體的釋放過程。國內隨著大量的高壩大庫進入設計和建設階段,也展開了過飽和TDG的相關研究,李然等[6]、蔣亮等[7-8]進行了過飽和TDG釋放的室內試驗以及理論分析研究,對二灘、大渡河等電站進行了原型觀測和數值模擬。程香菊等[9]采用數值模擬手段對葛洲壩電站下游過飽和TDG的沿程釋放規律進行了初步探討。……