长江上游水库群的热环境效应与修复对策

论文摘要

本文根据实测资料揭示三峡水库运行以来冬季下泄水温抬高5.32℃、夏初降低3.45℃、过程滞后30～43天,三峡水库冬季水温平均高于气温10℃,且随水库蓄水位和上游水库增加不断升高.长江是罕见的从高热河源流向低热潮湿地区的世界大河,干流三峡等大型水库流量大、库容大且基本没有温度分层,水库滞热、散热和下泄热量巨大,下游水温改变范围超过汉口.需要重视的两个宏观效应:一是超温大幅降低水库和下游水溶解氧（DO）,影响程度已与长江平均化学需氧量（COD）等污染同数量级,加上加速COD等耗氧,水温升高的污染危害更大;二是水库冬季巨大散热,11-1月库区平均散热强度241 W/m2、总热功率2.43亿kW,下泄潜在热量3.16亿kW、超过天然1.73亿kW,水库散发和下泄热量相当于全国平均用电功率. 2030年上游水电按规划全面建成后,冬季上游水库群还将附加吸热2亿kW（年热量2万亿kWh）. DO是大坝对天然河流环境改变的重要方面,三峡支流库区现在连年水华、干流出现缺氧,水温升高进一步降低DO浓度和促进环境耗氧是当前库区和下游生态环境的主要问题之一.冬季干热河谷输出热水、2030年后更多梯级水库吸热并通过河流转移到三峡水库,巨大附加散热量对周边环境、水资源、土壤墒情和局部气候影响需要认真研究.建议在干热河谷梯级水库大规模布局水面光伏（PPV）.一方面遮挡短波辐射抑制下游三峡入库水温进一步升高,另一方面利用梯级水电巨大储能、调节优势与光伏资源,互补互助、集约和大规模开发西南可再生能源与电力调节资源.本文研究显示PPV电量巨大和结构优势明显,是改善我国电力能源结构和提升水电的发展方向,还可带动更多绿色发展.

论文目录

• 1 三峡水库的水温变化
• 2 水库温热改变的环境效应
•   2.1 水温升高对水环境影响尺度
•   2.2 水库散热效应
•     2.2.1 三峡水库附加散热量
•     2.2.2 三峡下游潜在附加热通量
•     2.2.3 三峡上游水库群将增加的吸热通量
• 3 长江上游水库温热效应的修复途径
•   3.1 长江上游PPV资源优势和发展瓶颈
•   3.2 长江上游PPV的宏观规模与调节能力
•   3.3 PPV的其他相关问题
•     3.3.1 特高压远距离传输
•     3.3.2 环境等问题
•     3.3.3 扩大储能余地等
• 4 结论和展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周建军,杨倩,张曼

关键词: 水温,热效应,环境,修复,水面光伏,梯级水库,长江

来源: 湖泊科学 2019年01期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 环境科学与资源利用,水利水电工程

单位: 清华大学水利系

基金: 国家重点研发计划项目(2016YFE0133700),国家自然科学基金项目(51509137)联合资助

分类号: X524;TV697.21

页码: 1-17

总页数: 17

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