水利工程總溶解氣體過飽和問題探討

王皓冉,周卓靈,行亞楠,黃 鑫,藺 港,吳佳陽

(四川大學水利水電學院,四川成都 610065)

高壩泄流容易造成總溶解氣體(total dissolved gas,簡稱TDG)過飽和,TDG過飽和最主要的危害是可直接導致魚類氣泡病的發生,引起魚類的大規模死亡,不僅帶來嚴重的經濟損失,還會導致漁業資源衰退[1]。早在20世紀60年代,美國科學家就開始對TDG過飽和問題進行研究,主要是圍繞哥倫比亞斯內克河(Columbia and Snake River)上的水利工程泄水產生的TDG過飽和對河流內大麻哈魚等珍稀保護魚類的影響開展的,從而引起了人們對水利工程導致TDG過飽和現象的關注。美國國家環境保護署也把TDG飽和度作為評價水環境質量的一個標準,并規定將TDG飽和度110%作為水體中TDG過飽和危害的臨界值。

隨著中國西部大開發和“西電東送”戰略的實施,紫坪鋪、溪洛渡、向家壩、錦屏等一批高壩已建或在建,另外雙江口、白鶴灘等一批壩高在200m以上的高壩也即將建設。TDG過飽和的現象將日益顯著,過飽和環境風險再次被人們普遍關注。然而在國內,關于TDG過飽和的研究剛剛起步,對于TDG的生成與釋放過程、消減措施等方面的研究還不夠系統和全面。筆者通過系列試驗,探究影響水體中TDG過飽和的主要因素和過飽和TDG的釋放過程。

1 TDG飽和度的概念及其主要影響因子

1.1 TDG過飽和的概念

TDG是指液體(主要是水)中的總溶解氣體,主要包括氮氣、氧氣、氬氣、二氧化碳、水蒸氣等。在一定的溫度和壓強條件下,大氣中的一部分氣體會以一定的速度不斷地溶解在水中,與此同時,這些氣體又會以一定的速度不斷地從水中逸散到大氣中,當氣體溶解在水中的速度與氣體從水中逸出的速度達到平衡時的狀態就是平衡態。……