前言

高坝泄水对环境的不利影响之一是会产生总溶解气体（TDG）过饱和，可能导致水生动物患气泡病甚至死亡。随着国家强化应对气候变化影响、大力发展非化石能源占一次能源消费比重，水电作为低碳清洁能源愈发重要，越来越多的高坝建设运行，高坝泄水导致的TDG过饱和问题在我国日渐突出，开展高坝下游水体中TDG过饱和生成规律的研究具有特别重要的现实意义和理论价值。

本书在总结前人研究成果的基础上，于非汛期开展了大量机理实验和理论分析工作，自主设计、制造了一系列装置模拟高坝下游TDG过饱和生成条件，分析了水气接触面积（气泡尺寸）、紊动强度、气泡在水中滞留时间及水体中泥沙含量等对TDG过饱和生成的影响。在汛期，面对滔滔洪水和泥石流、山体滑坡等地质灾害，风雨无阻的克服各种困难，抓住汛期洪水的特殊时段，对三峡、葛洲坝、紫坪铺、二滩、漫湾、龚嘴、铜街子等国内多个典型工程，长江、岷江、雅砻江、金沙江、澜沧江、大渡河等河流干流开展了原型观测研究，记录了大量宝贵的第一手资料，明确了泄洪消能方式、泄洪流量与泄水建筑物的运行方式对TDG过饱和的影响，对河道内TDG过饱和的分布等进行了分析。

在机理实验和原型观测成果分析的基础上，本书总结提出了高坝下游TDG过饱和生成预测公式。预测公式采用平均静水压强为自变量进行TDG饱和度计算，避免了以往采用很难精确定量的动水压强进行TDG估算而带来的不便。验证表明，所建立的公式能够用于高坝下游水体中TDG过饱和度的估算，值得在工程实践中推广应用。

同时，为精确研究高坝下游水体内过饱和TDG生成过程及分布规律，本书首次建立了适用于采用挑流消能的200m以上高坝的水垫塘内水气两相流过饱和TDG数值模型。在TDG输移扩散方程源项中，引入原型观测研究得到的平均静水压强与TDG饱和度的关系。原型观测资料验证表明，模型计算结果与原型观测结果非常接近，模型可以用于高坝下游水垫塘TDG生成过程的数值模拟研究。本书还采用水垫塘内水气两相流过饱和TDG数值模型对水垫塘内TDG分布规律进行了模拟。

考虑到我国水电建设多采用梯级开发模式，本书选择金沙江下游连续高坝梯级，综合嵌套采用高坝泄洪水流过饱和TDG预测公式、发电尾水流量加权混合模式、过饱和TDG释放模型等，对连续梯级高坝泄洪运行时过饱和TDG沿程分布及累积影响进行了研究。

受研究资料年限较短和作者本人水平所限，本书可能存在不当及疏漏之处，还请各位研究人员和读者批评指正。

2017年7月