长江上游水库群的热环境效应与修复对策

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.

关键词：水温、热效应、环境、修复、水面光伏、梯级水库、长江

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资助基金：国家重点研发计划项目2016YFE0133700;国家自然科学基金项目51509137

在线出版日期：2019-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

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